ES2794653T3 - Diagnostic apparatus on paper substrate, and related methods and systems - Google Patents
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Abstract
Un aparato que comprende: un sustrato hidrófobo (102) que tiene un primer extremo (104) y un segundo extremo (106) opuesto al primer extremo (104); una zona de detección (116) sobre una primera superficie (112) del sustrato (102), definiendo la zona de detección (116) un área para detectar un analito en una muestra, comprendiendo la zona de detección (116): un primer electrodo (120) y un segundo electrodo (122) dispuestos sobre la primera superficie (112) del sustrato (102); y una capa (138) de tinta hidrófila dispuesta sobre el primer y el segundo electrodo (120, 122) y un área entre el primer y el segundo electrodo (120, 122); y un canal (140) que comprende tinta hidrófila dispuesta sobre la primera superficie (112) del sustrato (102), teniendo el canal (140) una sección de entrada (142) adyacente al primer extremo (104) del sustrato (112), una sección central (144) y una sección de salida (146) en contacto con la capa (138) de tinta hidrófila, que está dispuesta sobre el sensor (118), canal (140) que sirve para transferir una muestra de fluido desde la sección de entrada (142) hasta la capa (138) de tinta hidrófila.An apparatus comprising: a hydrophobic substrate (102) having a first end (104) and a second end (106) opposite the first end (104); a detection zone (116) on a first surface (112) of the substrate (102), the detection zone (116) defining an area for detecting an analyte in a sample, the detection zone (116) comprising: a first electrode (120) and a second electrode (122) disposed on the first surface (112) of the substrate (102); and a layer (138) of hydrophilic ink disposed on the first and second electrodes (120, 122) and an area between the first and second electrodes (120, 122); and a channel (140) comprising hydrophilic ink disposed on the first surface (112) of the substrate (102), the channel (140) having an entrance section (142) adjacent the first end (104) of the substrate (112), a central section (144) and an outlet section (146) in contact with the layer (138) of hydrophilic ink, which is arranged on the sensor (118), channel (140) that serves to transfer a fluid sample from the inlet section (142) to the hydrophilic ink layer (138).
Description
d e s c r ip c ió nd e s c r ip tio n
Aparato de diagnóstico sobre sustrato de papel, y métodos y sistemas relacionadosDiagnostic apparatus on paper substrate, and related methods and systems
Campo de la divulgaciónDisclosure field
La presente invención se refiere, en general, a aparatos de diagnóstico y, más particularmente, a aparatos de diagnóstico de sustrato de papel, y a métodos y sistemas relacionados.The present invention relates generally to diagnostic apparatus, and more particularly to paper substrate diagnostic apparatus, and related methods and systems.
AntecedentesBackground
Los inmunoensayos, los ensayos de química clínica y/u otras pruebas de diagnóstico médico generalmente se realizan mediante analizadores de diagnóstico automáticos que evalúan la presencia, ausencia y/o concentración de un analito diana en una muestra dada. Estos analizadores de diagnóstico automáticos emplean múltiples carruseles y múltiples mecanismos de pipeteo para aspirar automáticamente el fluido y dispensarlo en diferentes áreas del analizador para realizar los procedimientos de análisis de diagnóstico. Sin embargo, debido al coste, el tamaño y la complejidad de estos analizadores de diagnóstico automáticos, los analizadores se encuentran normalmente en laboratorios, donde se envían grandes cantidades de muestras al laboratorio para su análisis. Por lo tanto, el análisis de una muestra con un analizador de diagnóstico automático requiere una mayor cantidad de tiempo antes de la recepción de los resultados.Immunoassays, clinical chemistry assays, and / or other medical diagnostic tests are generally performed using automated diagnostic analyzers that assess the presence, absence, and / or concentration of a target analyte in a given sample. These automated diagnostic analyzers employ multiple carousels and multiple pipetting mechanisms to automatically aspirate fluid and dispense it to different areas of the analyzer to perform diagnostic testing procedures. However, due to the cost, size, and complexity of these automated diagnostic analyzers, the analyzers are typically found in laboratories, where large quantities of samples are sent to the laboratory for analysis. Therefore, the analysis of a sample with an automatic diagnostic analyzer requires a greater amount of time before receiving the results.
Las pruebas de punto de atención (POC, Point-Of-Care), por otro lado, implican el uso de dispositivos médicos relativamente más pequeños y sencillos que pueden realizar las pruebas de diagnóstico al lado de una cama y/o en una sala de emergencias. Algunos dispositivos usados para las pruebas de POC usan pequeños chips microfluídicos que incluyen un canal microfluídico y un sensor. Se puede insertar una muestra de fluido en el canal microfluídico y transferirla al sensor. Luego, el dispositivo se inserta en un lector que se comunica con el sensor y determina los resultados de la prueba. Los dispositivos POC conocidos, sin embargo, son generalmente caros de fabricar y tienen un bajo rendimiento del ensayo.Point-Of-Care (POC) tests, on the other hand, involve the use of relatively smaller and simpler medical devices that can perform diagnostic tests at the bedside and / or in a ward. emergencies. Some devices used for POC testing use small microfluidic chips that include a microfluidic channel and a sensor. A fluid sample can be inserted into the microfluidic channel and transferred to the sensor. The device is then inserted into a reader that communicates with the sensor and determines the test results. Known POC devices, however, are generally expensive to manufacture and have poor assay performance.
El documento JP 2007 256237 divulga un chip microquímico capaz de analizar una pequeña cantidad de muestra líquida, mediante la formación de un canal de flujo con una película de óxido de metal que se dispone sobre un sustrato hidrófobo y se vuelve ultra-hidrófila cuando la luz incide sobre la misma. Se forma un patrón del canal de la película de óxido metálico, que se vuelve ultra-hidrófila cuando incide luz ultravioleta encima, sobre la superficie del sustrato hecho de un material hidrófobo usando un cabezal de chorro de tinta o similar, y se dispone una sección de entrada para la muestra líquida que se va a analizar en un extremo del patrón, y se dispone una sección de detección para el ensayo de la muestra líquida en el otro extremo.Document JP 2007 256237 discloses a microchemical chip capable of analyzing a small amount of liquid sample, by forming a flow channel with a metal oxide film that is arranged on a hydrophobic substrate and becomes ultra-hydrophilic when light affects it. A channel pattern of the metal oxide film, which becomes ultra-hydrophilic when ultraviolet light falls on it, is formed on the surface of the substrate made of a hydrophobic material using an ink jet head or the like, and a section is arranged inlet for the liquid sample to be analyzed at one end of the standard, and a detection section for testing the liquid sample is arranged at the other end.
DUNGCHAI W. et al. "ANXALYTICAL CHEMISTRY". (20090715), voI. 81. n.014, doi:10.1021/ac9007573, ISSN 0003-2700, páginas 5821 - 5826, XP055210134 [Y] 1-10 * página 5822, columna 1, párrafo 2 - página 5823, columna 1, párrafo 2, las figuras 1,2 divulgan la detección electroquímica para dispositivos microfluídicos sobre papel. La fotolitografía se usa para la fabricación de canales microfluídicos sobre papel de filtro, y la tecnología de serigrafía se usa para fabricar electrodos sobre Ios dispositivos microfluídicos sobre papel. Se proporcionan electrodos serigrafiados sobre papel usando voltametría cíclica para demostrar el rendimiento electroquímico básico del sistema. Los dispositivos se usan para la determinación de la glucosa, el lactato y el ácido úrico en muestras biológicas usando reacciones enzima oxidasa (glucosa oxidasa, lactato oxidasa y uricasa, respectivamente).DUNGCHAI W. et al. "ANXALYTICAL CHEMISTRY". (20090715), vo I. 81. n.014, doi: 10.1021 / ac9007573, ISSN 0003-2700, pages 5821 - 5826, XP055210134 [Y] 1-10 * page 5822, column 1, paragraph 2 - page 5823, column 1, paragraph 2, Figures 1,2 disclose electrochemical detection for microfluidic devices on paper. Photolithography is used to manufacture microfluidic channels on filter paper, and screen printing technology is used to manufacture electrodes on microfluidic devices on paper. Screen-printed electrodes on paper using cyclic voltammetry are provided to demonstrate the basic electrochemical performance of the system. The devices are used for the determination of glucose, lactate, and uric acid in biological samples using enzyme oxidase reactions (glucose oxidase, lactate oxidase, and uricase, respectively).
El documento AU 2014 100086 divulga un dispositivo de computación móvil, configurado como un sistema de detección de bajo coste, que comprende un microprocesador (202), uno o más componentes de memoria (206) que comprenden un programa y un almacén de datos accesible para el microprocesador, un sensor de imagen (2I6) configurado para adquirir imágenes y transferir representaciones digitales de las imágenes al programa y al almacén de datos, y una interfaz de audio (218) configurada para generar señales eléctricas, que funciona bajo el control del microprocesador. La interfaz de audio es conectable, en uso, a terminales de entrada eléctrica de un sensor químico (100) que comprende una capa microfluídica (102) de papel cargada con moléculas activas de electroquimioluminiscencia (ECL, ElectroChemiLumescence) o un correactante dentro de una zona de detección, y una capa de circuito plano (104) que comprende un electrodo de trabajo (118) en contacto con la zona de detección de la capa microfluídica de papel.Document AU 2014 100086 discloses a mobile computing device, configured as a low-cost detection system, comprising a microprocessor (202), one or more memory components (206) comprising a program and an accessible data store for the microprocessor, an image sensor (2I6) configured to acquire images and transfer digital representations of the images to the program and data store, and an audio interface (218) configured to generate electrical signals, operating under the control of the microprocessor . The audio interface is connectable, in use , to electrical input terminals of a chemical sensor (100) comprising a microfluidic layer (102) of paper loaded with active electrochemiluminescence (ECL, ElectroChemiLumescence) molecules or a co-reactant within a zone detection, and a flat circuit layer (104) comprising a working electrode (118) in contact with the detection zone of the paper microfluidic layer.
LIANA D. D. et al. SENSORS, voI. 12, n.o 12, páginas 11505 - 11526, XP055236777, página 11507, párrafo 2 -página 11510, párrafo 4, página 11514, párrafo 1 - página 11516, párrafo 3, página 11517, párrafo 2 y figuras 1, 2, 6, 7 divulgan sensores sobre papel para fabricar dispositivos analíticos portátiles y desechables, sencillos y de bajo coste, para áreas de aplicación entre las que se incluye el diagnóstico clínico, el control de calidad de Ios alimentos y la monitorización medioambiental. Los autores mencionan el uso de fotorresistencia hidrófoba (FIG. 1) o impresión de cera (FIG. 2) para crear un canal microfluídico en el papel. Entonces, cuando se introduce un líquido en el canal microfluídico, el líquido se mueve a través de la matriz de papel por acción de flujo capilar.LIANA D. D. et al. SENSORS, voI. 12, no 12, pages 11505 - 11526, XP055236777, page 11507, paragraph 2 - page 11510, paragraph 4, page 11514, paragraph 1 - page 11516, paragraph 3, page 11517, paragraph 2 and figures 1, 2, 6, 7 disclose paper-based sensors for manufacturing simple, low-cost, portable and disposable analytical devices for application areas including clinical diagnostics, food quality control, and environmental monitoring. The authors mention the use of hydrophobic photoresist (FIG. 1) or wax printing (FIG. 2) to create a microfluidic channel in the paper. So when a liquid is introduced into the microfluidic channel, the liquid moves through the paper matrix by capillary flow action.
JENKINS G. et al. "MICROFLUIDICS AND NANOFLUIDICS", voI. 19, n.o 2. Páginas 251 - 261, documento XP055237188 describe un proceso de producción de canales microfluídicos en un papel usando impresión de gel de agarosa. En la FIG. 6, se muestra una agarosa gelificante que se imprime en el papel y luego se enfría para formar un gel. Entonces, se trata el papel y se lava con agua caliente para derretir y disolver el gel de agarosa, dejando así un canal hidrófilo en el papel.JENKINS G. et al. "MICROFLUIDICS AND NANOFLUIDICS", voI. 19, no 2. Pages 251 - 261, document XP055237188 describes a process for producing microfluidic channels on paper using agarose gel printing. In FIG. 6, a gelling agarose is shown which is printed on the paper and then cooled to form a gel. The paper is then treated and washed with hot water to melt and dissolve the agarose gel, thus leaving a hydrophilic channel in the paper.
Breve descripción de Ios dibujosBrief description of the drawings
La FIG. 1 es una vista en perspectiva de un aparato o dispositivo de diagnóstico sobre sustrato ilustrativo construido de acuerdo con las enseñanzas de la presente divulgación.FIG. 1 is a perspective view of an illustrative substrate diagnostic apparatus or device constructed in accordance with the teachings of the present disclosure.
Las FIG. 2A-2F son vistas en sección transversal tomadas a lo largo de la línea A-A en la FIG. 1 durante diferentes etapas de formación del dispositivo de diagnóstico sobre sustrato ilustrativo de la FIG. 1.FIGS. 2A-2F are cross-sectional views taken along line A-A in FIG. 1 during different stages of forming the illustrative substrate diagnostic device of FIG. 1.
La FIG. 3A es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea B-B en la FIG. 1 del dispositivo de diagnóstico sobre sustrato ilustrativo de la FIG. 1.FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 1 of the illustrative substrate diagnostic device of FIG. 1.
La FIG. 3B es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea C-C en la FIG. 1 del dispositivo de diagnóstico sobre sustrato ilustrativo de la FIG. 1.FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line C-C in FIG. 1 of the illustrative substrate diagnostic device of FIG. 1.
La FIG. 4 es un sistema ilustrativo que incluye el dispositivo de diagnóstico ilustrativo sobre sustrato de la FIG. 1 y un lector ilustrativo para usar con el dispositivo de diagnóstico sobre sustrato ilustrativo.FIG. 4 is an illustrative system that includes the illustrative substrate diagnostic device of FIG. 1 and an illustrative reader for use with the illustrative substrate diagnostic device.
La FIG. 5 es un diagrama de un conjunto ilustrativo para construir el dispositivo de diagnóstico sobre sustrato ilustrativo de la FIG. 1.FIG. 5 is a diagram of an illustrative assembly for constructing the illustrative substrate diagnostic device of FIG. 1.
La FIG. 6 es un diagrama de bloques de un sistema de procesamiento ilustrativo para el conjunto ilustrativo de la FIG. 5.FIG. 6 is a block diagram of an illustrative processing system for the illustrative assembly of FIG. 5.
La FIG. 7 es una vista en perspectiva de un dispositivo de diagnóstico sobre sustrato ilustrativo alternativo construido, que no es de acuerdo con la presente invención.FIG. 7 is a perspective view of an alternative illustrative substrate diagnostic device constructed, which is not in accordance with the present invention.
La FIG. 8 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea D-D en la FIG. 7 del dispositivo de diagnóstico sobre sustrato ilustrativo de la FIG. 7.FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line D-D in FIG. 7 of the illustrative substrate diagnostic device of FIG. 7.
La FIG. 9 es un diagrama de un conjunto ilustrativo para crear el dispositivo de diagnóstico sobre sustrato ilustrativo de la FIG. 7.FIG. 9 is a diagram of an illustrative assembly for creating the illustrative substrate diagnostic device of FIG. 7.
La FIG. 10 es un diagrama de bloques de un sistema de procesamiento ilustrativo para el conjunto ilustrativo de la FIG. 9.FIG. 10 is a block diagram of an illustrative processing system for the illustrative assembly of FIG. 9.
La FIG. 11 es una vista en perspectiva de otro dispositivo de diagnóstico sobre sustrato ilustrativo alternativo construido de acuerdo con las enseñanzas de la presente divulgación.FIG. 11 is a perspective view of another alternative illustrative substrate diagnostic device constructed in accordance with the teachings of the present disclosure.
La FIG. 12 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea E-E en la FIG. 11 del dispositivo de diagnóstico sobre sustrato ilustrativo de la FIG. 11.FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line E-E in FIG. 11 of the illustrative substrate diagnostic device of FIG. eleven.
La FIG. 13 es un diagrama de flujo de un método ilustrativo que puede usarse para implementar los conjuntos ilustrativos divulgados en el presente documento y construir los dispositivos de diagnóstico ilustrativos sobre sustrato de las FIG. 1 y 11.FIG. 13 is a flow chart of an illustrative method that can be used to implement the illustrative assemblies disclosed herein and construct the illustrative substrate diagnostic devices of FIGS. 1 and 11.
La FIG. 14 es un diagrama de flujo de un método ilustrativo alternativo que puede usarse para implementar los conjuntos ilustrativos divulgados en el presente documento y construir el dispositivo de diagnóstico sobre sustrato ilustrativo de la FIG. 7.FIG. 14 is a flow chart of an alternative illustrative method that can be used to implement the illustrative assemblies disclosed herein and construct the illustrative substrate diagnostic device of FIG. 7.
La FIG. 15 es una plataforma de procesador ilustrativa que puede usarse para implementar los métodos, sistemas y/o aparatos ilustrativos divulgados en el presente documento.FIG. 15 is an illustrative processor platform that can be used to implement the illustrative methods, systems, and / or apparatus disclosed herein.
Las figuras no están a escala. En su lugar, para aclarar múltiples capas y regiones, se puede ampliar el espesor de las capas en los dibujos. Cuando sea posible, se usarán los mismos números de referencia en todo el/los dibujo/s y la descripción por escrito que los acompaña para referirse a las mismas partes o partes similares.Figures are not to scale. Instead, multiple clear layers and regions can expand the thickness of the layers in the drawings. Where possible, the same reference numbers will be used throughout the drawing (s) and the accompanying written description to refer to the same or similar parts.
Descripción detalladaDetailed description
Los inmunoensayos (IA, ImmunAssays), los ensayos de química clínica (CC, Clinical Chemistry) y/u otras pruebas de diagnóstico médico (por ejemplo, hematología) comúnmente se realizan con analizadores de diagnóstico automáticos en un laboratorio. Las pruebas de IA y CC se usan para analizar una muestra o muestra biológica tal como, por ejemplo, sangre, orina, plasma, etc. para determinar la presencia, ausencia y/o concentración de un artículo de interés o diana (por ejemplo, un analito). El artículo de interés o analito puede incluir, por ejemplo, una región específica de ADN, ADN mitocondrial, una región específica de ARN, ARN mensajero, ARN de transferencia, ARN mitocondrial, un fragmento, un complemento, un péptido, un polipéptido, una enzima, un prión, una proteína, un anticuerpo, un antígeno, un alérgeno, una parte de una entidad biológica como una célula o un virión, una proteína de superficie y/o equivalentes funcionales de los anteriores. Muestras tañes como los fluidos corporales de un paciente (por ejemplo, suero, sangre entera, orina, hisopos, plasma, líquido cefalorraquídeo, fluidos linfáticos, sólidos tisulares) pueden analizarse usando una serie de pruebas diferentes para proporcionar información sobre la salud del paciente. En general, el análisis de una muestra de prueba implica la reacción de la muestra de prueba con uno o más reactivos con respecto a uno o más analitos. Las mezclas de reacción se analizan con un aparato para una o más características tales como, por ejemplo, la presencia, ausencia y/o concentración de cierto analito en la muestra de prueba. Por ejemplo, el aparato divulgado a continuación puede usarse para analizar analitos relacionados con el cáncer, los problemas tiroideos, la fertilidad, el VIH o Ios problemas cardíacos.T he immunoassays (IA, ImmunAssays), clinical chemistry assays (CC, Clinical Chemistry) and / or other medical diagnostic tests (eg, hematology) commonly done with automatic analyzers in a laboratory diagnosis. AI and QC tests are used to analyze a sample or biological sample such as, for example, blood, urine, plasma, etc. to determine the presence, absence, and / or concentration of an article of interest or target (eg, an analyte). The article of interest or analyte may include, for example, a specific region of DNA, mitochondrial DNA, a specific region of RNA, messenger RNA, transfer RNA, mitochondrial RNA, a fragment, a complement, a peptide, a polypeptide, a enzyme, a prion, a protein, an antibody, an antigen, an allergen, a part of a biological entity such as a cell or a virion, a surface protein, and / or functional equivalents of the foregoing. Samples such as body fluids from a patient (eg, serum, whole blood, urine, swabs, plasma, cerebrospinal fluid, lymphatic fluids, tissue solids) can be analyzed using a number of different tests to provide information about the patient's health. In general, the analysis of a test sample involves the reaction of the test sample with one or more reagents with respect to one or more analytes. The reaction mixtures are analyzed with an apparatus for one or more characteristics such as, for example, the presence, absence and / or concentration of a certain analyte in the test sample. For example, the apparatus disclosed below can be used to analyze analytes related to cancer, thyroid problems, fertility, HIV or I will heart problems.
Debido al coste, el tamaño y la complejidad de Ios analizadores de diagnóstico automáticos, Ios analizadores normalmente se usan en laboratorios para analizar grandes lotes de muestras (por ejemplo, 400 muestras). Las muestras se envían al laboratorio, se realizan las pruebas y los resultados se envían de vuelta a la clínica u hospital. Por lo tanto, la prueba a través de un analizador de diagnóstico automático en un laboratorio generalmente requiere un período de tiempo más largo antes de recibirse los resultados de la misma.Due to the cost, size, and complexity of automated diagnostic analyzers, analyzers they are typically used in laboratories to analyze large batches of samples (eg 400 samples). The samples are sent to the lab, the tests are done, and the results are sent back to the clinic or hospital. Therefore, testing through an automated diagnostic analyzer in a laboratory generally requires a longer period of time before the test results are received.
La prueba de punto de atención (POC), por otro lado, implica el uso de dispositivos simples, relativamente pequeños, que se pueden usar al lado de la cama o en una sala de emergencias para la obtención de resultados más rápidos (por ejemplo, en el plazo de unos minutos). Una prueba de embarazo en el hogar es un ejemplo de una prueba de POC. Las pruebas de IA y CC también se pueden realizar a través de pequeños dispositivos POC. En general, los dispositivos de diagnóstico POC conocidos normalmente incluyen un pequeño chip o sustrato que tiene un componente de detección para detectar una reacción entre la muestra y un reactivo y un componente microfluídico para el desplazamiento de la muestra y de otros líquidos por el chip. Los dispositivos normalmente incluyen un reactivo que interactúa con la muestra y un lector para determinar los resultados de la prueba. Los dispositivos mueven la muestra de fluido a través de canales de flujo y hacia el sensor donde se puede medir la reacción.Point-of-care (POC) testing, on the other hand, involves the use of simple, relatively small devices that can be used at the bedside or in an emergency room for faster results (for example, within a few minutes). A home pregnancy test is an example of a POC test. AI and QC testing can also be done through small POC devices. In general, known POC diagnostic devices typically include a small chip or substrate that has a detection component for detecting a reaction between the sample and a reagent and a microfluidic component for the displacement of the sample and other liquids around the chip. L os devices typically include a reagent that interacts with the sample and a reader to determine test results. L os devices move the fluid sample through flow channels and to the sensor which can measure the reaction.
Algunos dispositivos conocidos tienen una pluralidad de canales que se mecanizan o estampan en la superficie de los chips. Sin embargo, la fabricación de estos canales complejos, relativamente pequeños, da lugar a procesos de fabricación de mayor precio. Algunos dispositivos de detección usan accionamiento magnético, microfluídica digital (por ejemplo, electrohumectación) o fluidos acústicos para mover la muestra por el dispositivo. Estas técnicas también dan lugar a un proceso de fabricación más costoso. Como resultado, los dispositivos de diagnóstico POC conocidos son generalmente caros de fabricar y, por tanto, son caros de usar.Some known devices have a plurality of channels that are machined or stamped into the surface of the chips. However, the manufacture of these complex, relatively small channels leads to higher cost manufacturing processes. Some detection devices use magnetic actuation, digital microfluidics (eg, electrowetting), or acoustic fluids to move the sample through the device. These techniques also result in a more expensive manufacturing process. As a result, known POC diagnostic devices are generally expensive to manufacture and are therefore expensive to use.
La presente invención se refiere a dispositivos de diagnóstico consumibles que se fabrican usando material menos costoso, procesos de fabricación más baratos y menos etapas de fabricación que dan lugar a un dispositivo de diagnóstico relativamente menos costoso. Como resultado, los dispositivos de diagnóstico sobre sustrato divulgados son relativamente más fáciles y menos costosos de fabricar.The present invention relates to consumable diagnostic devices that are manufactured using less expensive material, cheaper manufacturing processes, and fewer manufacturing steps resulting in a relatively less expensive diagnostic device. As a result, the disclosed substrate diagnostic devices are relatively easier and less expensive to manufacture.
Los dispositivos de diagnóstico de la presente invención incluyen un componente microfluídico y un componente de detección (por ejemplo, un sensor). El dispositivo de diagnóstico de la presente invención incluye un sustrato que tiene un recubrimiento hidrófobo o propiedades hidrófobas que repelen el fluido. Un sensor, que incluye uno o más electrodos, está dispuesto en una superficie (por ejemplo, una superficie superior) del sustrato de papel, y una capa de suspensión de material está dispuesta sobre la superficie superior del sustrato de papel, y encima y alrededor del sensor para definir una zona de detección. En este ejemplo, la suspensión de material es hidrófila e incluye partículas tales como, por ejemplo, microperlas o nanoperlas que forman una estructura porosa que absorbe o capta los fluidos a través de una red de dichas partículas. Para transferir una muestra de fluido a la zona de detección, el dispositivo ilustrativo también incluye un canal de la suspensión de material que está dispuesto sobre la superficie superior del sustrato de papel y conduce desde un extremo del sustrato de papel a la zona de detección. Cuando se deposita una muestra de fluido en el extremo del canal, la muestra es captada (por ejemplo, a través de la acción capilar) por el canal y dentro de la capa de la parte superior del sensor. En algunos ejemplos, se dispone un reactivo encima del sensor (por ejemplo, entre un electrodo del sensor y la capa de suspensión de material). De esta manera, la muestra puede reaccionar con el reactivo en la zona de detección y el sensor puede medir las propiedades eléctricas generadas por el mismo. Además, se dispone una capa de sellado o capa impermeable a los fluidos sobre el canal y la zona de detección para formar una vía libre de fugas entre la superficie superior del sustrato de papel (por ejemplo, un límite inferior) y la capa de sellado (por ejemplo, un límite superior). La capa de sellado reduce la evaporación de la muestra de fluido y también disminuye el riesgo de contaminación.L os diagnostic devices of the present invention include a microfluidic component and a detection component (eg a sensor). The diagnostic device of the present invention includes a substrate having a hydrophobic coating or hydrophobic properties that repel fluid. A sensor, including one or more electrodes, is disposed on a surface (eg, a top surface) of the paper substrate, and a material suspension layer is disposed on the top surface of the paper substrate, and on and around to define a detection zone. In this example, the suspension of material is hydrophilic and includes particles such as, for example, microbeads or nanobeads that form a porous structure that absorbs or captures fluids through a network of said particles. To transfer a fluid sample to the detection zone, the illustrative device also includes a material suspension channel that is disposed on the upper surface of the paper substrate and leads from one end of the paper substrate to the detection zone. When a fluid sample is deposited at the end of the channel, the sample is captured (eg, through capillary action) down the channel and into the top layer of the sensor. In some examples, a reagent is disposed on top of the sensor (eg, between a sensor electrode and the suspension layer of material). In this way, the sample can react with the reagent in the detection zone and the sensor can measure the electrical properties generated by it. In addition, a sealing layer or fluid impermeable layer is arranged over the channel and the detection zone to form a leak-free path between the upper surface of the paper substrate (eg, a lower boundary) and the sealing layer. (for example, an upper limit). The sealing layer reduces evaporation of the fluid sample and also reduces the risk of contamination.
El aparato de la presente invención se define en la reivindicación 1. Un método de fabricación del aparato de la presente invención se define en la reivindicación 11.The apparatus of the present invention is defined in claim 1. A method of manufacturing the apparatus of the present invention is defined in claim 11.
En el presente documento también se divulgan sistemas y métodos ilustrativos para construir o fabricar el dispositivo de diagnóstico sobre sustrato ilustrativo. Un sistema ilustrativo incluye un conjunto de carrete a carrete (por ejemplo, proceso continuo alimentado por bobinas). En este ejemplo, se desenrolla un rollo del sustrato desde un carrete en un extremo del conjunto y se enrolla en el otro extremo del conjunto. En una o más etapas de impresión, los componentes (por ejemplo, el sensor, la capa, el canal, el reactivo, etc.) del dispositivo de diagnóstico se imprimen sobre la superficie superior del sustrato. Por ejemplo, se puede imprimir una tinta conductora sobre el sustrato para formar los electrodos del sensor. En algunos ejemplos, los electrodos se imprimen sobre el sustrato mediante impresión de inyección de tinta, impresión en huecograbado o impresión flexográfica. La capa y el canal de suspensión del material (por ejemplo, la tinta hidrófila) puede imprimirse sobre la superficie superior del sustrato mediante serigrafía rotativa. La capa de sellado también puede imprimirse sobre la capa y el canal mediante serigrafía rotativa. De esta manera, el componente microfluídico y el componente de detección del dispositivo pueden imprimirse sobre la parte superior del sustrato hidrófobo, en lugar de usarse procesos complejos de litografía o mecanizado tales como los empleados por los dispositivos conocidos. Como resultado, el dispositivo de diagnóstico sobre sustrato es menos costoso de fabricar y, por tanto, es un dispositivo POC desechable más rentable. Illustrative systems and methods for constructing or fabricating the illustrative substrate diagnostic device are also disclosed herein. An illustrative system includes a reel-to-reel assembly (eg, coil-fed continuous process). In this example, a roll of substrate is unwound from a spool at one end of the set and wound at the other end of the set. In one or more printing steps, the components (eg, sensor, layer, channel, reagent, etc.) of the diagnostic device are printed on the top surface of the substrate. For example, a conductive ink can be printed on the substrate to form the sensor electrodes. In some examples, the electrodes are printed onto the substrate by inkjet printing, gravure printing, or flexographic printing. The layer and the suspension channel of the material (eg, hydrophilic ink) can be printed on the upper surface of the substrate by rotary screen printing. The sealing layer can also be printed on the layer and the channel by rotary screen printing. In this way, the microfluidic component and the detection component of the device can be printed on top of the hydrophobic substrate, instead of using complex lithography or machining processes such as those employed by known devices. As a result, the substrate diagnostic device is less expensive to manufacture and is therefore a more cost-effective disposable POC device.
Un aparato ilustrativo divulgado en el presente documento incluye un sustrato hidrófobo que tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto al primer extremo. El aparato incluye una zona de detección en una primera superficie del sustrato, la zona de detección que define un área para detectar un analito en una muestra, comprendiendo la zona de detección un primer electrodo y un segundo electrodo dispuestos sobre la primera superficie del sustrato y una capa de tinta hidrófila dispuesta en los dos electrodos y un área entre el primer y el segundo electrodo. El aparato también incluye un canal que comprende tinta hidrófila dispuesta sobre la primera superficie del sustrato, teniendo el canal una sección de entrada adyacente al primer extremo del sustrato, una sección central y una sección de salida en contacto con la capa de tinta hidrófila. El canal es para transferir una muestra de fluido desde la sección de entrada hasta la capa de tinta hidrófila.An illustrative apparatus disclosed herein includes a hydrophobic substrate having a first end and a second end opposite the first end. The apparatus includes a detection zone on a first surface of the substrate, the detection zone defining an area for detecting an analyte in a sample, the detection zone comprising a first electrode and a second electrode disposed on the first surface of the substrate and a hydrophilic ink layer arranged on the two electrodes and an area between the first and second electrodes. The apparatus also includes a channel comprising hydrophilic ink disposed on the first surface of the substrate, the channel having an inlet section adjacent the first end of the substrate, a central section, and an outlet section in contact with the hydrophilic ink layer. The channel is for transferring a fluid sample from the inlet section to the hydrophilic ink layer.
En algunos ejemplos, el aparato incluye una capa impermeable a los fluidos estampada sobre el sustrato para cubrir la zona de detección, la sección central del canal y la sección de salida del canal. En algunos ejemplos, la capa impermeable a los fluidos está en contacto con la primera superficie del sustrato próxima al canal y la capa de tinta hidrófila. En algunos ejemplos, la capa impermeable a los fluidos comprende celulosa nanofibrilar (NFC, Nanofiber Cellulose) en una suspensión a base de agua. En algunos ejemplos, la capa impermeable a los fluidos es una tinta hidrófoba que debe depositarse al menos por medio de una impresión flexográfica, serigrafía, impresión con plantilla o impresión de inyección de tinta.In some examples, the apparatus includes a fluid impermeable layer embossed on the substrate to cover the detection zone, the central section of the channel, and the outlet section of the channel. In some examples, the fluid impermeable layer is in contact with the first surface of the substrate near the channel and the hydrophilic ink layer. In some examples, the fluid impermeable layer comprises nanofibrillar cellulose (NFC, Nanofiber Cellulose) in a water-based suspension. In some examples, the fluid-impermeable layer is a hydrophobic ink that must be deposited at least by means of flexographic printing, screen printing, stencil printing or inkjet printing.
En algunos ejemplos, el aparato incluye una capa de reactivo dispuesta sobre una superficie superior del primer electrodo, entre el primer electrodo y la capa de tinta hidrófila. En algunos ejemplos, el primer electrodo se funcionaliza con un reactivo.In some examples, the apparatus includes a reagent layer disposed on an upper surface of the first electrode, between the first electrode and the hydrophilic ink layer. In some examples, the first electrode is functionalized with a reagent.
En algunos ejemplos, la tinta hidrófila comprende microperlas o nanoperlas y un aglutinante para adherir las microperlas o nanoperlas a la primera superficie del sustrato. En algunos de dichos ejemplos, el aglutinante comprende al menos uno de entre cloruro de polivinilo (PVC), polivinilpirrolidona (PVP) o celulosa nanofibrilar (NFC). En algunos ejemplos, el aparato incluye un primer contacto dispuesto sobre la superficie superior del sustrato, estando el primer contacto acoplado eléctricamente al primer electrodo, un segundo contacto dispuesto sobre la superficie superior del sustrato, estando el segundo contacto acoplado eléctricamente al segundo electrodo y a un lector. En algunos de dichos ejemplos, el lector incluye una ranura para recibir al menos una parte del sustrato que incluye el primer contacto y el segundo contacto, conectores eléctricos para recibir señales del primer contacto y del segundo contacto, y un procesador para determinar una o más de entre mediciones amperométricas, voltamétricas o potenciométricas para detectar una interacción biomolecular que se produzca en la zona de detección a través del primer y del segundo electrodo. En algunos ejemplos, el sensor comprende además un tercer electrodo, y el procesador debe detectar la interacción biomolecular comparando (1) una diferencia en el primer y segundo electrodo; y (2) una diferencia en el segundo y tercer electrodo. En algunos ejemplos, la zona de detección comprende una pluralidad de electrodos adicionales, y el procesador debe determinar una pluralidad de mediciones usando la pluralidad de electrodos adicionales.In some examples, the hydrophilic ink comprises microbeads or nanobeads and a binder to adhere the microbeads or nanobeads to the first surface of the substrate. In some of these examples, the binder comprises at least one of polyvinyl chloride (PVC), polyvinylpyrrolidone (PVP) or nanofibrillar cellulose (NFC). In some examples, the apparatus includes a first contact disposed on the upper surface of the substrate, the first contact being electrically coupled to the first electrode, a second contact disposed on the upper surface of the substrate, the second contact being electrically coupled to the second electrode and a reader. In some of these examples, the reader includes a slot to receive at least a portion of the substrate that includes the first contact and the second contact, electrical connectors to receive signals from the first contact and the second contact, and a processor to determine one or more between amperometric, voltammetric or potentiometric measurements to detect a biomolecular interaction that occurs in the detection zone through the first and second electrodes. In some examples, the sensor further comprises a third electrode, and the processor must detect the biomolecular interaction by comparing (1) a difference in the first and second electrodes; and (2) a difference in the second and third electrodes. In some examples, the detection zone comprises a plurality of additional electrodes, and the processor must determine a plurality of measurements using the plurality of additional electrodes.
En algunos ejemplos, el sustrato comprende papel. En algunos ejemplos, el sustrato es flexible e imprimible.In some examples, the substrate comprises paper. In some examples, the substrate is flexible and printable.
En el presente documento, se divulga un método ilustrativo de fabricación de un dispositivo de diagnóstico sobre sustrato. El método ilustrativo incluye depositar un sensor sobre una superficie superior del sustrato, teniendo el sustrato un primer extremo y un segundo extremo opuesto al primer extremo, depositar una capa de tinta hidrófila sobre el sensor y depositar una vía de tinta hidrófila sobre la superficie superior del sustrato. La vía conduce desde un área adyacente al primer extremo del sustrato hasta la capa de tinta hidrófila.Herein, an illustrative method of manufacturing a substrate diagnostic device is disclosed. The illustrative method includes depositing a sensor on an upper surface of the substrate, the substrate having a first end and a second end opposite the first end, depositing a hydrophilic ink layer on the sensor, and depositing a hydrophilic ink path on the upper surface of the substratum. The pathway leads from an area adjacent to the first end of the substrate to the hydrophilic ink layer.
En algunos ejemplos, el método incluye depositar una capa de tinta hidrófoba sobre la parte superior de la vía y la capa de tinta hidrófila. En algunos ejemplos, la tinta hidrófoba comprende celulosa nanofibrilar (NFC) en una suspensión a base de agua. En algunos ejemplos, la deposición de la capa de tinta hidrófoba incluye imprimir la tinta hidrófoba usando al menos una de entre una impresora flexográfica, una impresora de serigrafía, una impresora de plantilla o una impresora de inyección de tinta.In some examples, the method includes depositing a hydrophobic ink layer on top of the lane and the hydrophilic ink layer. In some examples, the hydrophobic ink comprises nanofibrillar cellulose (NFC) in a water-based suspension. In some examples, the deposition of the hydrophobic ink layer includes printing the hydrophobic ink using at least one of a flexographic printer, a screen printer, a stencil printer, or an inkjet printer.
En algunos ejemplos, el sensor incluye un primer electrodo y un segundo electrodo, y la deposición del sensor incluye imprimir el primer electrodo y el segundo electrodo sobre la superficie superior del sustrato. En algunos de dichos ejemplos, el método incluye depositar una capa de reactivo sobre el primer electrodo. En algunos ejemplos, la capa de reactivo se dispone entre el primer electrodo y la capa de tinta hidrófila. En algunos ejemplos, el primer electrodo se funcionaliza con un reactivo.In some examples, the sensor includes a first electrode and a second electrode, and deposition of the sensor includes printing the first electrode and the second electrode on the upper surface of the substrate. In some of these examples, the method includes depositing a reagent layer on the first electrode. In some examples, the reagent layer is disposed between the first electrode and the hydrophilic ink layer. In some examples, the first electrode is functionalized with a reagent.
En algunos ejemplos, la deposición de la capa de tinta hidrófila y la deposición de la vía de la tinta hidrófila incluyen imprimir la tinta hidrófila usando al menos una de entre una impresora flexográfica, una impresora de serigrafía, una impresora de plantilla o una impresora de inyección de tinta.In some examples, the deposition of the hydrophilic ink layer and the deposition of the hydrophilic ink path include printing the hydrophilic ink using at least one of a flexographic printer, a screen printer, a stencil printer or a printer of inkjet.
Volviendo ahora a las figuras, la FIG. 1 ilustra un dispositivo de diagnóstico 100 sobre sustrato ilustrativo usado para medir y/o detectar la presencia, ausencia y/o concentración de un artículo de interés o analito en una muestra de fluido. El dispositivo 100 ilustrativo produce resultados en un período de tiempo relativamente corto, y el dispositivo 100 puede fabricarse de manera relativamente económica. En algunos ejemplos, se realiza una prueba de IA o una prueba de CC en el dispositivo 100, dependiendo del tipo de reactivo usado y del método de detección empleado. Para proporcionar una superficie de soporte para el/los componente/s de detección y los componentes microfluídicos (descritos en detalle a continuación), el dispositivo 100 incluye un sustrato o una lámina de soporte 102. En el ejemplo ilustrado, el sustrato 102 comprende una tira o una hoja de papel. El sustrato de papel 102 ilustrativo es hidrófobo (por ejemplo, impermeable a los fluidos, resistente a los fluidos) y repele los fluidos o reduce la cantidad de fluido que es permeable al sustrato de papel 102. En algunos ejemplos, el sustrato de papel 102 está fabricado de material hidrófobo (por ejemplo, de árboles y/o productos químicos con propiedades hidrófobas). En otros ejemplos, el sustrato de papel 102 tiene una estructura porosa y se trata con un recubrimiento hidrófobo que evita que los fluidos penetren en la estructura porosa del sustrato de papel 102.Turning now to the figures, FIG. 1 illustrates an illustrative substrate-based diagnostic device 100 used to measure and / or detect the presence, absence and / or concentration of an article of interest or analyte in a fluid sample. The illustrative device 100 produces results in a relatively short period of time, and the device 100 can be manufactured relatively inexpensively. In some examples, an AI test or a QC test is performed on device 100, depending on the type of reagent used and the detection method used. To provide a supporting surface for the detection component (s) and microfluidic components (described in detail below), device 100 includes a substrate or a support sheet 102. In the illustrated example, substrate 102 comprises a strip or sheet of paper. Illustrative paper substrate 102 is hydrophobic (eg, fluid impervious, fluid resistant) and repels fluids or reduces the amount of fluid that is permeable to paper substrate 102. In some examples, paper substrate 102 It is made of hydrophobic material (for example, trees and / or chemicals with hydrophobic properties). In other examples, the paper substrate 102 has a porous structure and is treated with a hydrophobic coating that prevents fluids from penetrating the porous structure of the paper substrate 102.
En el ejemplo ilustrado, el sustrato de papel 102 tiene un primer extremo 104, un segundo extremo 106 opuesto al primer extremo 104, un primer lado 108, un segundo lado 110 opuesto al primer lado 108, una superficie superior 112 y una superficie inferior 114 opuesta a la superficie superior l l2. La superficie superior 112 define una superficie de soporte para el/los componente/s microfluídico/s y el/los componente/s de detección. En el ejemplo ilustrado, el sustrato de papel 102 es sustancialmente rectangular. Sin embargo, en otros ejemplos, el sustrato de papel 102 puede tener otra forma tal como, por ejemplo, un cuadrado, un triángulo, un círculo, una elipse, una forma irregular o cualquier otra forma capaz de soportar los componentes microfluídicos y/o de detección divulgados en el presente documento.In the illustrated example, the paper substrate 102 has a first end 104, a second end 106 opposite the first end 104, a first side 108, a second side 110 opposite the first side 108, a top surface 112, and a bottom surface 114 opposite top surface l l2. Upper surface 112 defines a support surface for the microfluidic component (s) and the sensing component (s). In the illustrated example, the paper substrate 102 is substantially rectangular. However, in other examples, the paper substrate 102 may have another shape such as, for example, a square, a triangle, a circle, an ellipse, an irregular shape, or any other shape capable of supporting the microfluidic components and / or detection systems disclosed herein.
En una operación ilustrativa, se pipetea una muestra de fluido o se deposita de otro modo en o cerca del primer extremo 104 del sustrato en o cerca de una abertura 142 de una vía o canal 140. En el ejemplo ilustrado, el canal 140 está dispuesto sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. El canal ilustrativo 140 incluye un primer extremo 142 (por ejemplo, un área de depósito de muestras, una entrada), una sección intermedia 144 y un segundo extremo 146 (por ejemplo, una salida). En otros ejemplos, puede haber más de un canal. El canal 140 se usa para transferir la muestra a una zona de detección 116, que se divulga con mayor detalle a continuación. Para transferir o mover una muestra de fluido a la zona de detección 116, el canal ilustrativo 140 comprende material suspendido, que puede tener la forma de una red de partículas, una malla hidrófila y/o una tinta hidrófila. La tinta hidrófila ilustrativa del canal 140 capta la muestra de fluido por acción capilar desde un extremo del canal 140 hasta el otro extremo del canal 140. El segundo extremo 146 está en contacto con una capa 138 de material suspendido (por ejemplo, malla hidrófila y/o tinta hidrófila) de la zona de detección 116. Como resultado, un fluido que atraviesa el canal 140 desde el primer extremo 142 del canal 140 a través de la sección central 144 y a través del segundo extremo 146 se mueve hacia la capa 138 de la zona de detección 116, donde la muestra entra en contacto con uno o más reactivos y electrodos 120, 122, 124, como se proporciona en mayor detalle a continuación.In an illustrative operation, a fluid sample is pipetted or otherwise deposited at or near the first end 104 of the substrate at or near an opening 142 of a pathway or channel 140. In the illustrated example, channel 140 is arranged on the top surface 112 of the paper substrate 102. The illustrative channel 140 includes a first end 142 (eg, a sample deposit area, an inlet), an intermediate section 144, and a second end 146 (eg, an outlet ). In other examples, there may be more than one channel. Channel 140 is used to transfer the sample to a detection zone 116, which is disclosed in more detail below. To transfer or move a fluid sample to detection zone 116, illustrative channel 140 comprises suspended material, which may be in the form of a network of particles, a hydrophilic mesh, and / or a hydrophilic ink. Illustrative channel 140 hydrophilic ink captures the fluid sample by capillary action from one end of channel 140 to the other end of channel 140. Second end 146 is in contact with a layer 138 of suspended material (eg, hydrophilic mesh and / or hydrophilic ink) from the detection zone 116. As a result, a fluid passing through the channel 140 from the first end 142 of the channel 140 through the central section 144 and through the second end 146 moves into the layer 138 of the detection zone 116, where the sample comes into contact with one or more reagents and electrodes 120, 122, 124, as provided in greater detail below.
La malla hidrófila o capa de tinta 138 permite que la muestra se mueva a través del sustrato 102 en la zona de detección 116 para entrar en contacto con un sensor 118, que incluye los electrodos 120, 122, 124, durante una reacción. La capa 138 está dispuesta sobre el sensor 118 y el área sobre la superficie superior 112 que rodea el sensor 118. En el ejemplo ilustrado, la capa 138 cubre los electrodos 120, 122, 124 y el área que rodea los electrodos 120, 122, 124. En algunos ejemplos, la capa 138 solo puede cubrir una parte de los electrodos 120, 122, 124.The hydrophilic mesh or ink layer 138 allows the sample to move through the substrate 102 in the detection zone 116 to contact a sensor 118, which includes the electrodes 120, 122, 124, during a reaction. Layer 138 is disposed over sensor 118 and the area on top surface 112 surrounding sensor 118. In the illustrated example, layer 138 covers electrodes 120, 122, 124 and the area surrounding electrodes 120, 122, 124. In some examples, layer 138 may only cover a portion of electrodes 120, 122, 124.
La suspensión de material o tinta hidrófila dispuesta en el canal 140 y la capa 138 incluye una suspensión de partículas tales como, por ejemplo, microperlas (por ejemplo, perlas de sílice de 25-36 micrómetros (pm), 10pm para soluciones acuosas) o nanoperlas, que crean una estructura porosa e inmóvil (por ejemplo, una red o matriz de partículas hidrófilas). Algunas de las partículas pueden ser hidrófilas y otras pueden ser hidrófobas, y las partículas pueden variar en dimensión y tamaño. En algunos ejemplos, las partículas de la suspensión de material tienen más de 20 pm y menos de 100 pm de diámetro. En otros ejemplos, se usan partículas de otro diámetro de tamaño. En algunos ejemplos, las partículas son a base de agua para la compatibilidad biológica. La estructura hidrófila resultante absorbe fluidos (por ejemplo, mediante captación o acción capilar). Como resultado, la capa 138 absorbe la muestra de fluido de modo que la muestra entra en contacto con (por ejemplo, humedece) los electrodos 120, 122, 124 del sensor 118.The hydrophilic ink or material suspension disposed in channel 140 and layer 138 includes a suspension of particles such as, for example, microbeads (e.g. 25-36 micron (pm) silica beads, 10pm for aqueous solutions) or nanobeads, which create a porous and immobile structure (for example, a network or matrix of hydrophilic particles). Some of the particles can be hydrophilic and others can be hydrophobic, and the particles can vary in dimension and size. In some examples, the particles in the suspension of material are greater than 20 µm and less than 100 µm in diameter. In other examples, particles of another size diameter are used. In some examples, the particles are water-based for biological compatibility. The resulting hydrophilic structure absorbs fluids (eg, by uptake or capillary action). As a result, layer 138 absorbs the fluid sample so that the sample contacts (eg, moistens) electrodes 120, 122, 124 of sensor 118.
En algunos ejemplos, la tinta hidrófila también incluye aglutinantes que se mezclan con las partículas para ayudar a la unión (por ejemplo, mediante adherencia) de la tinta hidrófila al sustrato de papel 102. En algunos ejemplos, los aglutinantes incluyen cloruro de polivinilo (PVC), polivinilpirrolidona (PVP) y/o celulosa nanofibrilar (NFC). En otros ejemplos, se pueden utilizar otros tipos de aglutinantes. Los aglutinantes y las partículas pueden mezclarse en proporciones variables y, en algunos ejemplos, se pueden mezclar con disolventes adicionales. Las proporciones o los porcentajes de aglutinantes y partículas afectan a las propiedades (por ejemplo, velocidad de captación) de la tinta hidrófila. Por tanto, la composición de la suspensión de material o tinta hidrófila del canal 140 puede variarse para controlar el flujo de fluido. Otros factores que también pueden usarse para controlar el flujo de fluido incluyen las características de las partículas, que incluyen, por ejemplo, la hidrofilia y/o las dimensiones de las partículas, el tipo de aglutinante, el porcentaje de composición de la suspensión de material (la proporción de partículas con respecto al volumen del fluido) y/o las dimensiones del canal, incluyendo la anchura, la longitud y/o la altura.In some examples, the hydrophilic ink also includes binders that mix with the particles to aid bonding (eg, by adhesion) of the hydrophilic ink to the 102 paper substrate. In some examples, the binders include polyvinyl chloride (PVC ), polyvinylpyrrolidone (PVP) and / or nanofibrillar cellulose (NFC). In other examples, other types of binders can be used. L os binders and particles can be mixed in varying proportions , and in some examples, can be mixed with additional solvents. The proportions or percentages of binders and particles affect the properties (eg, pick-up rate) of the hydrophilic ink. Thus, the composition of the hydrophilic ink or material suspension in channel 140 can be varied to control fluid flow. Other factors that can also be used to control fluid flow include the characteristics of the particles, including, for example, the hydrophilicity and / or dimensions of the particles, the type of binder, the composition percentage of the suspension of material. (the ratio of particles to the volume of the fluid) and / or the dimensions of the channel, including width, length and / or height.
En algunos ejemplos, la tinta hidrófila del canal 140 es el tipo de tinta hidrófila usada en la capa 138. En otros ejemplos, la tinta hidrófila del canal 140 es diferente de la tinta hidrófila de la capa 138. Por ejemplo, la tinta hidrófila del canal 140 puede incluir una proporción diferente de partículas y aglutinantes que la tinta hidrófila de la capa 138 (por ejemplo, dando lugar a diferentes velocidades de captación.In some examples, the hydrophilic ink in channel 140 is the type of hydrophilic ink used in layer 138. In others For example, the hydrophilic ink in channel 140 is different from the hydrophilic ink in layer 138. For example, the hydrophilic ink in channel 140 may include a different ratio of particles and binders than the hydrophilic ink in layer 138 (for example, giving place at different uptake speeds.
En el ejemplo ilustrado, la tinta hidrófila del canal 140 y/o la capa 138 se imprime (por ejemplo, se estampa) en el dispositivo 100 usando un proceso de impresión tal como, por ejemplo, impresión en huecograbado, impresión flexográfica, serigrafía, serigrafía rotativa y/o impresión por chorro de tinta. En otros ejemplos, se pueden usar otros tipos adecuados de procesos de impresión para imprimir la tinta hidrófila sobre el sustrato de papel 102 a fin de formar el canal 140 y/o la capa 138. En algunos ejemplos, el canal 140 y la capa 138 se imprimen sobre el sustrato de papel 102 durante el mismo proceso de impresión. En algunos ejemplos, el tipo de proceso de impresión se determina en función de la dimensión deseada (por ejemplo, del espesor, de la anchura y/o de la longitud) de la capa 138. Por ejemplo, en algunos ejemplos, la impresión flexográfica permite una resolución relativamente más fina de las estructuras del canal y es compatible con partículas inferiores a 10 pm. En algunos ejemplos, la serigrafía o impresión con plantilla produce estructuras de canal de mayor tamaño y es compatible con una gama relativamente mayor de tamaños de partículas (por ejemplo, dependiendo de las características de la malla de impresión utilizada). In the illustrated example, the hydrophilic ink from channel 140 and / or layer 138 is printed (eg, stamped) on device 100 using a printing process such as, for example, gravure printing, flexographic printing, screen printing, rotary screen printing and / or ink jet printing. In other examples, other suitable types of printing processes may be used to print the hydrophilic ink on the paper substrate 102 to form channel 140 and / or layer 138. In some examples, channel 140 and layer 138 they are printed on the paper substrate 102 during the same printing process. In some examples, the type of printing process is determined based on the desired dimension (eg, thickness, width, and / or length) of layer 138. For example, in some examples, flexographic printing it allows a relatively finer resolution of the canal structures and is compatible with particles smaller than 10 pm. In some examples, screen printing or stencil printing produces larger channel structures and is compatible with a relatively larger range of particle sizes (eg depending on the characteristics of the printing mesh used).
En el ejemplo ilustrado, el dispositivo 100 incluye la zona de detección 116 dispuesta sobre la superficie superior 112 de la hoja de papel 102. La zona de detección 116 define una ubicación donde se produce una reacción (por ejemplo, para que la muestra de fluido se analice mediante un lector electrónico). La zona de detección 116 incluye el sensor 118 para detectar una reacción entre la muestra y uno o más reactivo/s. La información detectada se usa para determinar, por ejemplo, la presencia, ausencia y/o concentración del analito diana en la muestra. En el ejemplo ilustrado, el sensor 118 es un sensor electroquímico e incluye un primer electrodo 120 (por ejemplo, un electrodo de trabajo) y un segundo electrodo 122 (por ejemplo, un contraelectrodo, un electrodo de tierra) que están dispuestos sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. Las interacciones biomoleculares que se producen sobre la superficie de los electrodos se pueden medir usando métodos eléctricos y/o electroquímicos, incluyendo técnicas amperométricas, voltamétricas y/o potenciométricas. Los resultados eléctricos y/o electroquímicos que ocurren en los dos electrodos 120, 122 pueden estar correlacionados con la presencia, ausencia y/o concentración del analito diana en la muestra. En el ejemplo ilustrado, un tercer electrodo 124 (por ejemplo, un electrodo de referencia) también se dispone sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. En algunos ejemplos, el primer electrodo 120 es un electrodo de trabajo, el segundo electrodo 122 es un electrodo de tierra o contraelectrodo, y el tercer electrodo 124 es un electrodo de referencia. Al medir la diferencia entre el primer y el segundo electrodo 120, 122 (por ejemplo, el par de electrodo de trabajo/contraelectrodo) y el segundo y tercer electrodo 122, 124 (por ejemplo, el par de electrodo de referencia/contraelectrodo), se puede realizar una medición que elimine el ruido y/u otras interferencias. En algunos ejemplos, solo se implementan dos electrodos tales como, por ejemplo, un electrodo de trabajo y un contraelectrodo (por ejemplo, de tierra). En otros ejemplos más, se usan múltiples electrodos (por ejemplo, cuatro, seis, nueve, etc.). En dicho ejemplo, se pueden realizar múltiples mediciones en el mismo dispositivo para detectar múltiples analitos.In the illustrated example, device 100 includes detection zone 116 disposed on top surface 112 of sheet of paper 102. Detection zone 116 defines a location where a reaction occurs (for example, for the fluid sample scanned by an electronic reader). Detection zone 116 includes sensor 118 for detecting a reaction between the sample and one or more reagent / s. The detected information is used to determine, for example, the presence, absence and / or concentration of the target analyte in the sample. In the illustrated example, sensor 118 is an electrochemical sensor and includes a first electrode 120 (eg, a working electrode) and a second electrode 122 (eg, a counter electrode, a ground electrode) that are disposed on the surface. top 112 of the paper substrate 102. Biomolecular interactions that occur on the surface of the electrodes can be measured using electrical and / or electrochemical methods, including amperometric, voltammetric and / or potentiometric techniques. T he results electrical and / or electrochemical occurring at the two electrodes 120, 122 may be correlated with the presence, absence and / or concentration of the target analyte in the sample. In the illustrated example, a third electrode 124 (eg, a reference electrode) is also disposed on the upper surface 112 of the paper substrate 102. In some examples, the first electrode 120 is a working electrode, the second electrode 122 it is a ground or counter electrode, and the third electrode 124 is a reference electrode. When measuring the difference between the first and second electrodes 120, 122 (for example, the working electrode / counter electrode pair) and the second and third electrodes 122, 124 (for example, the reference / counter electrode pair), A measurement can be made to eliminate noise and / or other interference. In some examples, only two electrodes are implemented such as, for example, a working electrode and a counter electrode (for example, ground). In still other examples, multiple electrodes are used (eg, four, six, nine, etc.). In such an example, multiple measurements can be performed on the same device to detect multiple analytes.
En el ejemplo ilustrado, el dispositivo 100 emplea detección de tipo eléctrico a través del sensor 118. Sin embargo, en otros ejemplos, se pueden implementar otros tipos de sensores tales como, por ejemplo, un sensor óptico, un sensor magnético o un sensor mecánico.In the illustrated example, device 100 employs electrical-type sensing via sensor 118. However, in other examples, other types of sensors may be implemented such as, for example, an optical sensor, a magnetic sensor, or a mechanical sensor. .
En algunos ejemplos, el uno o más de los electrodos 120, 122, 124 comprenden oro (Au), oro sobre cloruro de plata (AgCl), carbono (C) y/o plata/cloruro de plata (Ag/AgCl). En algunos ejemplos, se imprimen uno o más de los electrodos 120, 122, 124 sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102 usando tinta conductora. Por ejemplo, se pueden imprimir uno o más de los electrodos 120, 122, 124 en el dispositivo usando impresión en huecograbado, impresión flexográfica, serigrafía, serigrafía rotativa y/o impresión por chorro de tinta. En otros ejemplos, se pueden emplear otros tipos adecuados de procesos de impresión para imprimir la tinta conductora sobre el sustrato de papel 102.In some examples, the one or more of the electrodes 120, 122, 124 comprise gold (A u ), gold on silver chloride (AgCl), carbon (C) and / or silver / silver chloride (Ag / AgCl). In some examples, one or more of the electrodes 120, 122, 124 are printed on the upper surface 112 of the paper substrate 102 using conductive ink. For example, one or more of the electrodes 120, 122, 124 can be printed on the device using gravure printing, flexographic printing, screen printing, rotary screen printing and / or ink jet printing. In other examples, other suitable types of printing processes may be employed to print the conductive ink on the paper substrate 102.
Para permitir que un lector electrónico (divulgado en detalle a continuación) se comunique eléctricamente con los electrodos 120, 122, 124, el dispositivo 100 incluye uno o más contactos. En el ejemplo ilustrado, un primer rastro 126 (por ejemplo, un alambre, un cable, etc.) y un primer contacto 128 están dispuestos sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. El primer rastro 126 acopla eléctricamente el primer electrodo 120 con el primer contacto 128. En el ejemplo ilustrado, el primer contacto l28 está ubicado cerca del segundo extremo 106 de la hoja de papel 102. Sin embargo, en otros ejemplos, el primer contacto 128 puede estar dispuesto en otras ubicaciones de la hoja de papel 102.To enable an electronic reader (disclosed in detail below) to electrically communicate with electrodes 120, 122, 124, device 100 includes one or more contacts. In the illustrated example, a first trace 126 (eg, a wire, a cable, etc.) and a first contact 128 are disposed on the upper surface 112 of the paper substrate 102. The first trace 126 electrically couples the first electrode 120 with the first contact 128. In the illustrated example, the first contact 128 is located near the second end 106 of the sheet of paper 102. However, in other examples, the first contact 128 may be disposed at other locations on the sheet of paper. paper 102.
En el ejemplo ilustrado, un segundo rastro 130 y un segundo contacto 132 están dispuestos en la superficie superior 112 de la hoja de papel 102 para el segundo electrodo 122, y un tercer rastro 134 y un tercer contacto 136 están dispuestos en la superficie superior 112 de la hoja de papel 102 para el tercer electrodo 124. En el ejemplo ilustrado, los tres contactos 128, 132, 136 están dispuestos en una fila cerca del segundo extremo 106 de la hoja de papel 102. Como resultado, el segundo extremo 106 del dispositivo se puede insertar en un lector que tenga clavijas que se conectan a los contactos 128, 132, 136. En algunos ejemplos, los rastros 126, 130, 134 y los contactos 128, 132, 136 se imprimen sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102 usando procesos de impresión similares a los de los electrodos 120, 122, 124 divulgados anteriormente. In the illustrated example, a second trace 130 and a second contact 132 are arranged on the upper surface 112 of the sheet of paper 102 for the second electrode 122, and a third trace 134 and a third contact 136 are arranged on the upper surface 112 of the paper sheet 102 for the third electrode 124. In the illustrated example, the three contacts 128, 132, 136 are arranged in a row near the second end 106 of the paper sheet 102. As a result, the second end 106 of the Device can be inserted into a reader that has pins that connect to contacts 128, 132, 136. In some examples, traces 126, 130, 134 and contacts 128, 132, 136 are printed on top surface 112 of the substrate of paper 102 using printing processes similar to those for electrodes 120, 122, 124 disclosed above.
Al realizar pruebas de IA y CC, comúnmente, se usan uno o más reactivos para interactuar con la muestra. En algunos ejemplos, uno o más reactivos (Ilustrados en la FIG. 2D) están dispuestos encima del primer electrodo 120 (por ejemplo, el electrodo de trabajo). A medida que la muestra entra en contacto con el primer electrodo 120, la muestra interactúa con el reactivo y la interacción biomolecular provoca un cambio en los voltios, amperios y/o resistencia que se puede medir a través del primer y segundo electrodo 120, 122. Por ejemplo, el sensor 118 puede ser un sensor de transistor de efecto de campo (FET, Field Effect Transistor) de nanocables. En dicho ejemplo, la entrada del FET puede funcionalizarse con el reactivo y puede medirse la reacción electroquímica entre la muestra en la entrada. El cambio resultante en la actividad eléctrica puede correlacionarse y/o usarse para determinar la presencia, ausencia y/o concentración del analito diana en la muestra (por ejemplo, comparando los resultados con los datos de referencia). En otros ejemplos, uno o más reactivos se funcionalizan directamente en el material del primer electrodo 120. En otros ejemplos, se pueden dispensar uno o más reactivos (por ejemplo, mediante impresión) sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 112 (por ejemplo, debajo del canal 140 o la capa 138). A medida es captada por el canal 140 y/o la capa 138, la muestra reacciona con uno o más reactivos.When performing AI and QC tests, one or more reagents are commonly used to interact with the sample. In some examples, one or more reagents (Illustrated in FIG. 2D) are disposed on top of the first electrode 120 (eg, the working electrode). As the sample comes into contact with the first electrode 120, the sample interacts with the reagent and the biomolecular interaction causes a change in volts, amps and / or resistance that can be measured across the first and second electrodes 120, 122 For example, sensor 118 may be a nanowire Field Effect Transistor (FET) sensor. In such an example, the FET inlet can be functionalized with the reagent and the electrochemical reaction between the sample at the inlet can be measured. The resulting change in electrical activity can be correlated and / or used to determine the presence, absence, and / or concentration of the target analyte in the sample (eg, by comparing the results with the reference data). In other examples, one or more reagents are functionalized directly on the material of the first electrode 120. In other examples, one or more reagents can be dispensed (eg, by printing) onto the top surface 112 of the paper substrate 112 (eg , below channel 140 or layer 138). As it is captured by channel 140 and / or layer 138, the sample reacts with one or more reagents.
En algunos ejemplos, la detección de analitos se puede realizar usando una detección sin marcador tal como, por ejemplo, técnicas de impedancia, capacitancia o resistencia que reconozcan al analito de interés. Además o como alternativa, se puede emplear un segundo reactivo de unión que reconozca una región diferente del analito de interés. En algunos ejemplos, el segundo reactivo de unión mejora la especificidad de detección, potencia la sensibilidad de detección y/o mejora un intervalo dinámico del ensayo. El segundo reactivo de unión puede conjugarse con un marcador que incluye partículas conductoras (por ejemplo, coloides metálicos tales como el oro, la plata, el cobre, el platino, micropartículas de carbono y/o nanopartículas de carbono y/o partículas poliméricas conductoras), puntos cuánticos, partículas de látex, partículas poliméricas, partículas magnéticas (por ejemplo, micropartículas magnéticas y/o nanopartículas magnéticas). En algunos ejemplos, la detección se basa en el uso de mediadores rédox y un catalizador enzimático que se deposita sobre la superficie del electrodo (por ejemplo, la superficie del primer electrodo 120).In some examples, analyte detection can be performed using tagless detection such as, for example, impedance, capacitance, or resistance techniques that recognize the analyte of interest. Additionally or alternatively, a second binding reagent that recognizes a different region of the analyte of interest can be employed. In some examples, the second binding reagent improves detection specificity, enhances detection sensitivity, and / or improves a dynamic range of the assay. The second binding reagent can be conjugated to a label that includes conductive particles (for example, metallic colloids such as gold, silver, copper, platinum, carbon microparticles and / or carbon nanoparticles and / or conductive polymer particles) , quantum dots, latex particles, polymeric particles, magnetic particles (for example, magnetic microparticles and / or magnetic nanoparticles). In some examples, detection is based on the use of redox mediators and an enzyme catalyst that is deposited on the surface of the electrode (eg, the surface of the first electrode 120).
En algunos ejemplos, para proteger los rastros conductores expuestos, se puede depositar un material de barrera dieléctrico (por ejemplo, mediante impresión) en un patrón especificado. En algunos ejemplos, se usa una tinta dieléctrica, y la tinta dieléctrica ancla y sella la tinta hidrófila del canal 140 y/o la tinta hidrófila de la capa 138 al sustrato 102. En algunos ejemplos, la tinta dieléctrica define los volúmenes de reacción expuestos al sensor 118. En otros ejemplos, se puede colocar una membrana impermeable o capa resistente en la ubicación deseada y sellar mediante laminación.In some examples, to protect exposed conductive traces, a dielectric barrier material may be deposited (eg, by printing) in a specified pattern. In some examples, a dielectric ink is used, and the dielectric ink anchors and seals the hydrophilic ink from channel 140 and / or the hydrophilic ink from layer 138 to substrate 102. In some examples, the dielectric ink defines the exposed reaction volumes to sensor 118. In other examples, a waterproof membrane or resist layer can be placed in the desired location and sealed by lamination.
Para evitar la contaminación y/o evaporación de la muestra de fluido a medida que se mueve por el canal 140 y la capa 138 e interactúa con los reactivos en la zona de detección 116, el dispositivo 100 ilustrativo incluye una capa de sellado 148, que está dispuesta sobre el canal 140 y la capa 138. La capa de sellado 148 crea una superficie impermeable a los fluidos (o hidrófoba) sobre la parte superior de la tinta hidrófila del canal 140 y la capa 138. En el ejemplo ilustrado, la capa de sellado 148 no está dispuesta encima del primer extremo 142 del canal 140, de modo que la muestra de fluido puede depositarse en el primer extremo 142 del canal 140 sobre la tinta hidrófila del canal 140. En otros ejemplos, todo el canal 140 está cubierto con la capa de sellado 148 y se define una abertura u orificio en la capa de sellado 148 para permitir que la muestra de fluido entre en contacto con la tinta hidrófila del canal 140. To prevent contamination and / or evaporation of the fluid sample as it moves through channel 140 and layer 138 and interacts with reagents in detection zone 116, illustrative device 100 includes sealing layer 148, which is disposed over channel 140 and layer 138. Seal layer 148 creates a fluid impervious ( or hydrophobic) surface on top of the hydrophilic ink in channel 140 and layer 138. In the illustrated example, the layer Seal 148 is not disposed above first end 142 of channel 140, so fluid sample can be deposited at first end 142 of channel 140 over the hydrophilic ink of channel 140. In other examples, the entire channel 140 is covered with seal layer 148 and an opening or hole is defined in seal layer 148 to allow the fluid sample to contact the hydrophilic ink in channel 140.
En el ejemplo ilustrado, la capa de sellado 148 está en contacto con la superficie superior 112 del sustrato de papel 102 en los lados inmediatos del canal 140 y la capa 138 de la zona de detección 116. Como resultado, la capa de sellado 148 forma o define una vía sellada (por ejemplo, libre de fugas) entre la capa de sellado 148 y la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. En algunos ejemplos, la capa de sellado 148 es una tinta que se imprime sobre el canal 140 y la zona de detección 116. En algunos ejemplos, la tinta incluye NFC en una suspensión a base de agua. En algunos ejemplos, la capa de sellado 148 de tinta se imprime en el dispositivo mediante impresión flexográfica, serigrafía, impresión con plantilla y/o impresión de inyección de tinta. En otros ejemplos, se pueden utilizar otros tipos de procesos de impresión. En el ejemplo ilustrado, la capa de sellado 148 no está dispuesta sobre el resto del sustrato de papel 102 lejos del canal 140 y de la capa 138. Como resultado, se usa menos material para tapar o sellar el canal l4o y la capa 138. Sin embargo, en otros ejemplos, la capa de sellado puede imprimirse sobre todo el sustrato de papel l02.In the illustrated example, the sealing layer 148 is in contact with the upper surface 112 of the paper substrate 102 on the immediate sides of the channel 140 and the layer 138 of the detection zone 116. As a result, the sealing layer 148 forms or defines a sealed (eg, leak-free) pathway between the seal layer 148 and the top surface 112 of the paper substrate 102. In some examples, the seal layer 148 is an ink that is printed on the channel 140 and detection zone 116. In some examples, the ink includes NFC in a water-based suspension. In some examples, the ink seal layer 148 is printed on the device by flexographic printing, screen printing, stencil printing, and / or inkjet printing. In other examples, other types of printing processes can be used. In the illustrated example, seal layer 148 is not disposed over the remainder of the paper substrate 102 away from channel 140 and layer 138. As a result, less material is used to plug or seal channel 14 and layer 138. However, in other examples, the seal layer may be printed over the entire 102 paper substrate.
En algunos ejemplos, la composición de la/s tinta/s conductora/s, la capa de sellado (por ejemplo, tinta/s hidrófoba/s, tinta/s hidrófila/s y/o las tinta/s dieléctrica/s) puede depender de las propiedades del sustrato 102 y/o de los procesos de impresión usados. Por ejemplo, la tinta conductora puede necesitar curarse o secarse después de la deposición (por ejemplo, a través de luz ultravioleta, calor, infrarrojo (IR) o secado al aire) según la composición de la tinta y/o las tolerancias del sustrato.In some examples, the composition of the conductive ink / s, the sealing layer (e.g., hydrophobic ink / s, hydrophilic ink / s, and / or dielectric ink / s) may depend of the properties of the substrate 102 and / or of the printing processes used. For example, the conductive ink may need to be cured or dried after deposition (eg, via ultraviolet light, heat, infrared (IR), or air drying) depending on the ink composition and / or substrate tolerances.
Las FIG. 2A-2F son vistas en sección transversal del dispositivo 100 tomadas a lo largo de la línea A-A en la FIG 1. Las FIG. 2A-2F ilustran etapas ilustrativas para fabricar o construir el dispositivo 100. Cabe señalar que las figuras no están necesariamente a escala. De hecho, los elementos de las figuras se han exagerado con fines ilustrativos. El sustrato de papel 102 ilustrativo se ilustra en la FIG. 2A. En algunos ejemplos, el sustrato de papel 102 se procesa previamente como una hoja de papel hidrófobo. Por ejemplo, el sustrato de papel 102 puede fabricarse a partir de materiales y/o productos químicos que dan lugar a un sustrato de papel hidrófobo. En otros ejemplos, el sustrato de papel 102 puede ser un fragmento más tradicional de papel poroso que se trata con un recubrimiento o una capa hidrófoba.FIGS. 2A-2F are cross-sectional views of device 100 taken along line AA in FIG 1. FIGS. 2A-2F illustrate illustrative steps for fabricating or constructing device 100. It should be noted that the figures are not necessarily to scale. In fact, elements in the figures have been exaggerated for illustrative purposes. Illustrative paper substrate 102 is illustrated in FIG. 2A. In some examples, the paper substrate 102 is pre-processed as a hydrophobic paper sheet. For example, the paper substrate 102 can be made from materials and / or chemicals that give rise to a hydrophobic paper substrate. In other examples, the paper substrate 102 may be a more traditional piece of porous paper that is treated with a hydrophobic coating or layer.
En el ejemplo ilustrado de la FIG. 2B, el primer y segundo electrodo 120, 122 del sensor 118 (FIG. 1) están dispuestos sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. En algunos ejemplos, el primer y segundo electrodo 120, 122 se imprimen sobre la superficie superior 112 usando tinta conductora. La tinta conductora puede imprimirse sobre la superficie superior 112 mediante impresión en huecograbado, impresión flexográfica, serigrafía, serigrafía rotativa, impresión por inyección de tinta, o cualquier otro proceso de impresión adecuado. El tercer electrodo 124 no se muestra en esta ilustración, pero debe entenderse que pueden usarse procesos de impresión similares para imprimir el tercer electrodo 124 sobre la superficie superior 1l2 del sustrato de papel.In the illustrated example of FIG. 2B, the first and second electrodes 120, 122 of the sensor 118 (FIG. 1) are disposed on the upper surface 112 of the paper substrate 102. In some examples, the first and second electrodes 120, 122 are printed on the upper surface 112 using conductive ink. The conductive ink can be printed on the top surface 112 by gravure printing, flexographic printing, screen printing, rotary screen printing, ink jet printing, or any other suitable printing process. The third electrode 124 is not shown in this illustration, but it should be understood that similar printing processes can be used to print the third electrode 124 on the upper surface 112 of the paper substrate.
En el ejemplo ilustrado de la FIG. 2C, el primer y segundo rastro 126, 130 y el primer y segundo contacto 128, 132 están dispuestos en la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. En algunos ejemplos, el primer y segundo rastro 124, 128 y el primer y segundo contacto 126, 130 se depositan en la superficie superior 112 usando tintas conductoras a través de un proceso de impresión tal como, por ejemplo, impresión en huecograbado, impresión flexográfica, serigrafía, serigrafía rotativa o impresión por chorro de tinta. En algunos ejemplos, los electrodos 120, 122 (y/o 124), Ios rastros 126, 130 (y/o 134) y los contactos 128, 132 (y/o 136) se imprimen en el sustrato de papel 102 durante un solo proceso de impresión. En otros ejemplos, cada uno de Ios electrodos, rastros y/o contactos pueden imprimirse a través de un proceso de impresión separado (por ejemplo, el primer electrodo 120 se imprime a través de una primera impresora de serigrafía rotativa y el segundo electrodo 122 se imprime a través de una segunda impresora de serigrafía rotativa).In the illustrated example of FIG. 2C, the first and second tracks 126, 130 and the first and second contacts 128, 132 are disposed on the upper surface 112 of the paper substrate 102. In some examples, the first and second tracks 124, 128 and the first and second contacts 126, 130 are deposited on the top surface 112 using conductive inks through a printing process such as, for example, intaglio printing, flexographic printing, screen printing, rotary screen printing or ink jet printing. In some examples, the electrodes 120, 122 (and / or 124), I will traces 126, 130 (and / or 134) and contacts 128, 132 (and / or 136) are printed on the paper substrate 102 for a only printing process. In other examples, each of the electrodes, traces, and / or contacts can be printed through a separate printing process (for example, the first electrode 120 is printed through a first rotary screen printer and the second electrode 122 is printed through a second rotary screen printer).
En lo ilustrado en la FIG. 2D ilustrativa, uno o más reactivos 200 están dispuestos encima del primer electrodo 120. A medida que la muestra de fluido entra en contacto con el primer electrodo 120, la muestra fluida se mezcla con el reactivo 200 y produce la interacción biomolecular. El reactivo 200 puede depositarse sobre la superficie (por ejemplo, la superficie superior y/o la/s superficie/s lateral/es del primer electrodo 120 a través de un proceso de impresión tal como, por ejemplo, impresión por chorro de tinta, impresión flexográfica, impresión en huecograbado, serigrafía o deposición en matrices ranuradas. En otros ejemplos, se embebe el reactivo 200 en un hidrogel u otro polímero y se imprime en forma de una suspensión, que luego se cura (por ejemplo, mediante luz ultravioleta (UV) o electropolimerización). En otros ejemplos, el reactivo 200 se mezcla (por ejemplo, se funcionaliza) directamente en el material del primer electrodo 120. En dicho caso, a medida que la muestra de fluido entra en contacto con el primer electrodo 120, se produce una reacción en la superficie del primer electrodo 120 que se puede medir (por ejemplo, correlacionar) como la presencia, ausencia y/o concentración del analito diana.As illustrated in FIG. Illustrative 2D, one or more reagents 200 are disposed on top of the first electrode 120. As the fluid sample comes into contact with the first electrode 120, the fluid sample mixes with the reagent 200 and produces biomolecular interaction. The reagent 200 may be deposited onto the surface (eg, the top surface and / or the side surface (s) of the first electrode 120 through a printing process such as, for example, ink jet printing, flexographic printing, gravure printing, screen printing, or slot die deposition. In other examples, reagent 200 is embedded in a hydrogel or other polymer and printed as a suspension, which is then cured (for example, by ultraviolet light ( UV) or electropolymerization) In other examples, the reagent 200 is mixed (eg, functionalized) directly into the material of the first electrode 120. In that case, as the fluid sample comes into contact with the first electrode 120 , a reaction occurs on the surface of the first electrode 120 that can be measured (eg, correlated) as the presence, absence, and / or concentration of the target analyte.
En el ejemplo ilustrado de la FIG. 2E, la capa 138 de tinta hidrófila se deposita sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102 encima del primer y segundo electrodo 120, 118, y el canal 140 de tinta hidrófila se deposita sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. En algunos ejemplos, la tinta hidrófila de la capa 138 y la tinta hidrófila del canal 140 son la misma tinta. En otros ejemplos, se puede usar tinta diferente para afectar a diferentes caudales a través del canal 140 y la capa 138, como se ha divulgado anteriormente. En funcionamiento, se puede depositar una muestra de fluido en el primer extremo 142 del canal 140, y la tinta hidrófila del canal 140 capta (por ejemplo, por acción capilar) la muestra de fluido hacia la capa 138, que cubre el sensor 118 (FIG. 1). Como resultado, la muestra entra en contacto e interactúa con el reactivo 200, que produce una señal eléctrica que es detectable por el primer electrodo 120. La tinta hidrófila del canal 140 y/o la capa de tinta hidrófila 138 se depositan sobre el sustrato 102 a través de uno de Ios procesos divulgados anteriormente.In the illustrated example of FIG. 2E, the hydrophilic ink layer 138 is deposited on the upper surface 112 of the paper substrate 102 on top of the first and second electrodes 120, 118, and the hydrophilic ink channel 140 is deposited on the upper surface 112 of the paper substrate 102. In some examples, the hydrophilic ink in layer 138 and the hydrophilic ink in channel 140 are the same ink. In other examples, different ink can be used to affect different flow rates through channel 140 and layer 138, as previously disclosed. In operation, a fluid sample may be deposited at the first end 142 of channel 140, and the hydrophilic ink in channel 140 picks up (e.g., by capillary action) the fluid sample toward layer 138, which covers sensor 118 ( FIG. 1). As a result, the sample contacts and interacts with reagent 200, which produces an electrical signal that is detectable by first electrode 120. Hydrophilic ink from channel 140 and / or hydrophilic ink layer 138 are deposited on substrate 102 through one of the processes disclosed above.
En el ejemplo ilustrado de la FIG. 2F, la capa de sellado 148 se deposita sobre la capa 138 y el canal 140. La capa de sellado 146 es una capa impermeable a Ios fluidos, que reduce la cantidad de evaporación de la muestra y el riesgo de contaminación tal como, por ejemplo, producida al tocar accidentalmente un operador la tinta hidrófila. En el ejemplo ilustrado, el primer extremo 142 del canal 140 no está cubierto por la capa de sellado 148, para que la muestra de fluido se pueda depositar sobre la tinta hidrófila del canal 140.In the illustrated example of FIG. 2F, seal layer 148 is deposited over layer 138 and channel 140. Seal layer 146 is a fluid impermeable layer, which reduces the amount of evaporation from the sample and the risk of contamination such as, for example , produced by accidentally touching the hydrophilic ink by an operator. In the illustrated example, the first end 142 of channel 140 is not covered by seal layer 148, so that the fluid sample can be deposited on the hydrophilic ink of channel 140.
La FIG. 3A es una vista en sección transversal del dispositivo 100 ilustrativo tomada a lo largo de la línea B-B de la FIG. 1. En el ejemplo ilustrado, la capa de sellado 148 cubre la parte superior y Ios lados del canal 140 y, por tanto, hay una vía libre de fugas formada o definida por la capa de sellado 148 (por ejemplo, el límite superior) y la superficie superior 112 del sustrato de papel l02 (por ejemplo, el límite inferior). La zona de detección 116 se muestra a distancia detrás del canal 140.FIG. 3A is a cross-sectional view of illustrative device 100 taken along line BB of FIG. 1. In the illustrated example, the sealing layer 148 covers the top and I side I of the channel 140 and therefore, there is a free leak path formed or defined by the seal layer 148 (for example, the upper limit ) and the upper surface 112 of the paper substrate 102 (eg, the lower limit). Detection zone 116 is shown remotely behind channel 140.
La FIG. 3B es una vista en sección transversal del dispositivo 100 ilustrativo tomada a lo largo de la línea C-C de la FIG. 1. En el ejemplo ilustrado, el primer electrodo 120 está dispuesto sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. En algunos ejemplos, el reactivo 200 está dispuesto sobre la superficie superior del primer electrodo 120. La capa 138 de tinta hidrófila de la zona de detección 116 cubre el electrodo 120 y el área circundante para que una muestra de fluido pueda mezclarse con el reactivo y entrar en contacto con el primer electrodo 120. La capa de sellado 148 cubre la parte superior y Ios lados de la capa 138 de tinta hidrófila y, por tanto, crea un área libre de fugas que se define por la capa de sellado 148 (por ejemplo, el límite superior) y la superficie superior 112 del sustrato de papel 102 (por ejemplo, el límite inferior). También se ilustran el segundo y tercer rastro 130, 134, que están conectados con el segundo y tercer contacto 132, 136, respectivamente (FIG 1).FIG. 3B is a cross-sectional view of illustrative device 100 taken along line CC of FIG. 1. In the illustrated example, the first electrode 120 is disposed on the upper surface 112 of the paper substrate 102. In some examples, the reagent 200 is disposed on the upper surface of the first electrode 120. The hydrophilic ink layer 138 of the detection zone 116 covers the electrode 120 and the surrounding area so that a fluid sample can be mixed with the reagent and contact the first electrode 120. the sealing layer 148 covers the top and sides of the I os layer 138 of hydrophilic ink and thus creates a leak-free area that is defined by the sealing layer 148 (eg, the upper limit) and the upper surface 112 of the paper substrate 102 (eg, the lower limit). Also illustrated are the second and third traces 130, 134, which they are connected to the second and third contacts 132, 136, respectively (FIG 1).
Un 400 ilustrativo para usar con el dispositivo de diagnóstico 100 sobre sustrato ilustrativo se ilustra en la FIG. 4. Tras depositar una muestra en el primer extremo 142 del canal 140, absorberse por el canal 140 y la capa 138 hacia la zona de detección 116, y mezclarse con el reactivo 200, se pueden leer las señales eléctricas producidas por la reacción. Para leer las señales, se puede insertar el segundo extremo 106 de la hoja de papel l02 en una ranura 402 del lector 400. La ranura incluye una pluralidad (por ejemplo, tres) de clavijas (o puntos de contacto) que están conectadas con el primer, segundo y tercer contacto 128, 132, 136. En el ejemplo ilustrado, el lector 400 incluye una pantalla 404 (por ejemplo, una interfaz de usuario, una pantalla de visualización, etc.) y una pluralidad de botones 406 para interactuar con la pantalla 404. En el ejemplo ilustrado, el lector 400 detecta el analito de interés usando, por ejemplo, técnicas amperométricas, voltamétricas y/o potenciométricas. Por ejemplo, el lector 400 puede medir (por ejemplo, a través de un procesador) la diferencia de tensión entre el primer par de electrodos 120 y el segundo par de electrodos 122 (por ejemplo, el par de electrodo de trabajo/contraelectrodo) y el tercer par de electrodos 124 y el segundo par de electrodos l22 (por ejemplo, el par de electrodo de referencia/contraelectrodo). La diferencia de tensión entre los dos pares puede estar correlacionada con la presencia, ausencia y/o concentración del analito diana. En algunos ejemplos, el dispositivo 100 incluye una pluralidad de electrodos que forman distintos sensores para detectar analitos en la muestra. En dicho ejemplo, el lector puede incluir clavijas adicionales para conectar los contactos adicionales, y el lector 400 puede realizar distintas mediciones secuencial y/o simultáneamente.An illustrative 400 for use with the illustrative substrate diagnostic device 100 is illustrated in FIG. 4. After a sample is deposited at the first end 142 of channel 140, absorbed through channel 140 and layer 138 into detection zone 116, and mixed with reagent 200, the electrical signals produced by the reaction can be read. To read the signals, the second end 106 of the sheet of paper 102 can be inserted into a slot 402 of the reader 400. The slot includes a plurality (eg, three) of pins (or contact points) that are connected to the first, second, and third contacts 128, 132, 136. In the illustrated example, reader 400 includes a screen 404 (eg, a user interface, a display screen, etc.) and a plurality of buttons 406 for interacting with screen 404. In the illustrated example, reader 400 detects the analyte of interest using, for example, amperometric, voltammetric, and / or potentiometric techniques. For example, reader 400 can measure (eg, through a processor) the voltage difference between the first electrode pair 120 and the second electrode pair 122 (eg, the working electrode / counter electrode pair) and the third electrode pair 124 and the second electrode pair 1222 (eg, the reference electrode / counter electrode pair). The difference in voltage between the two pairs can be correlated with the presence, absence and / or concentration of the target analyte. In some examples, device 100 includes a plurality of electrodes that form different sensors to detect analytes in the sample. In such an example, the reader may include additional pins to connect the additional contacts, and the reader 400 may perform different measurements sequentially and / or simultaneously.
La FIG. 5 es un diagrama de un sistema o conjunto 500 ilustrativo para crear (por ejemplo, manufacturar, fabricar, construir) un dispositivo de diagnóstico sobre sustrato tal como, por ejemplo, el dispositivo 100 ilustrativo de la FIG.FIG. 5 is a diagram of an illustrative system or assembly 500 for creating (eg, manufacturing, fabricating, constructing) a substrate diagnostic device such as, for example, the illustrative device 100 of FIG.
1. El conjunto 500 incluye una serie o una pluralidad de rodillos, incluyendo un primer rodillo 502 y un segundo rodillo 504, que funcionan en rotación sincronizada para conducir un sustrato 506 a través del conjunto 500. En algunos ejemplos, el conjunto 500 incluye rodillos adicionales para mover el sustrato base 506 por el conjunto usando técnicas de procesamiento continuo alimentado por bobinas o de rollo a rollo. Otros ejemplos pueden usar transportadores, poleas y/o cualquier otro mecanismo de transporte adecuado.1. Set 500 includes a series or plurality of rollers, including a first roller 502 and a second roller 504, that operate in synchronized rotation to drive a substrate 506 through set 500. In some examples, set 500 includes rollers to move base substrate 506 through the array using continuous roll-fed or roll-to-roll processing techniques. Other examples can use conveyors, pulleys and / or any other suitable transport mechanism.
En el conjunto 500 ilustrativo, el primer rodillo 502 gira para desenrollar el sustrato 506, que, en algunos ejemplos, es una sola lámina en una configuración enrollada. En el ejemplo ilustrado, el sustrato 506 es una hoja de papel hidrófoba (por ejemplo, impermeable a los fluidos) tal como, por ejemplo, el sustrato de papel 102 (FIG. 1 y 2A). En algunos ejemplos, el sustrato 506 se fabrica a partir de materiales (por ejemplo, pulpa de árbol) y/o productos químicos que dan lugar a un sustrato de papel hidrófobo. En otros ejemplos, el sustrato 506 comienza como papel tradicional y luego se trata con cera o recubrimientos/capas adicionales para crear una superficie hidrófoba. En algunos ejemplos, el sustrato 506 es un rollo continuo de papel hidrófobo. Sin embargo, en otros ejemplos, el sustrato 506 puede ser troquelado, perforado o aserrado en láminas o tiras definidas o distintas (por ejemplo, que luego se convierten en dispositivos de diagnóstico individuales).In illustrative assembly 500, first roller 502 rotates to unwind substrate 506, which, in some examples, is a single sheet in a rolled configuration. In the illustrated example, substrate 506 is a hydrophobic (eg, fluid impervious) sheet of paper such as, for example, paper substrate 102 (FIG. 1 and 2A). In some examples, substrate 506 is made from materials (eg, tree pulp) and / or chemicals that result in a hydrophobic paper substrate. In other examples, substrate 506 starts out as traditional paper and is then treated with wax or additional coatings / layers to create a hydrophobic surface. In some examples, substrate 506 is a continuous roll of hydrophobic paper. However, in other examples, substrate 506 may be punched, punched, or sawed into defined or distinct sheets or strips (eg, which are then converted into individual diagnostic devices).
En el ejemplo ilustrado de la FIG. 5, el conjunto 500 incluye una primera estación de impresión 508 y una segunda estación de impresión 510 para imprimir electrodos (por ejemplo, los electrodos 120, 122, 124) sobre el sustrato 506 (por ejemplo, sobre la superficie superior del sustrato 506). En el ejemplo ilustrado, la primera estación de impresión 508 imprime un primer tipo de electrodo (por ejemplo, que tiene Ag/AgCl) sobre el sustrato 506, y la segunda estación de impresión 510 imprime un segundo tipo de electrodo (por ejemplo, que tiene Au) sobre el sustrato 506. En algunos ejemplos, se imprimen dos o tres electrodos sobre el sustrato 506. Por ejemplo, un primer electrodo puede ser un electrodo de trabajo hecho de Au y un segundo electrodo puede ser un contraelectrodo hecho de Au. Además, un tercer electrodo puede ser un electrodo de referencia hecho de Ag/AgCl. En dicho caso, la primera estación de impresión 508 puede incluir tinta de Au para imprimir el primer y segundo electrodos y la segunda estación de impresión 510 puede incluir tinta de Ag/AgCl para imprimir el tercer electrodo. En otros ejemplos, la primera y segunda estación de impresión 508, 510 se intercambian.In the illustrated example of FIG. 5, the assembly 500 includes a first printing station 508 and a second printing station 510 for printing electrodes (eg, electrodes 120, 122, 124) onto substrate 506 (eg, onto the top surface of substrate 506) . In the illustrated example, the first print station 508 prints a first type of electrode (eg, having Ag / AgCl) on the substrate 506, and the second print station 510 prints a second type of electrode (eg, having has Au) on substrate 506. In some examples, two or three electrodes are printed on substrate 506. For example, a first electrode can be a working electrode made of A u and a second electrode can be a counter electrode made of A u . Also, a third electrode can be a reference electrode made of Ag / AgCl. In such a case, the first print station 508 may include A u ink to print the first and second electrodes and the second print station 510 may include Ag / AgCl ink to print the third electrode. In other examples, the first and second print stations 508, 510 are interchanged.
En el ejemplo ilustrado, la primera y segunda estación de impresión 508, 510 son impresoras de serigrafía rotativa. En general, una impresora de serigrafía rotativa usa una pantalla que tiene una imagen (por ejemplo, un negativo de la forma) curvada alrededor de un cilindro. A medida que la imagen de la pantalla gira para entrar en contacto con un sustrato, una tinta pasa a través de los orificios de la pantalla y se imprime sobre el sustrato. Las pantallas de las impresoras de serigrafía rotativa 508, 510 pueden incluir las formas de los electrodos que se van a depositar sobre el sustrato base 506. A medida que giran los cilindros, la tinta rellena la imagen negativa en la pantalla y la imagen (por ejemplo, el/los electrodo/s se imprime sobre el sustrato base 506. Por ejemplo, el dispositivo 100 de la FIG. 1 incluye el primer, segundo y tercer electrodo 120, 122, 124, que están depositados sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. Una vista en sección transversal ilustrativa del sustrato de papel 102 que tiene los electrodos se ilustra en la FIG. 2B.In the illustrated example, the first and second printing stations 508, 510 are rotary screen printers. In general, a rotary screen printer uses a screen that has an image (eg, a negative of the shape) curved around a cylinder. As the image on the screen rotates to contact a substrate, an ink passes through the holes in the screen and is printed on the substrate. The screens of the rotary screen printers 508, 510 can include the shapes of the electrodes to be deposited on the base substrate 506. As the cylinders rotate, the ink fills the negative image on the screen and the image (for For example, the electrode (s) are printed on the base substrate 506. For example, the device 100 of FIG. 1 includes the first, second, and third electrodes 120, 122, 124, which are deposited on the top surface 112 of the paper substrate 102. An illustrative cross-sectional view of the paper substrate 102 having the electrodes is illustrated in FIG 2B.
En algunos ejemplos, la primera y segunda estación de impresión 508, 510 también imprimen rastros (por ejemplo, alambres, cables) y contactos sobre el sustrato 506. Los contactos pueden usarse para acoplar comunicativamente los electrodos a un lector, como se ha divulgado anteriormente. Por ejemplo, el dispositivo 100 de la FIG. 1 incluye el primer, segundo y tercer contacto 128, 132, 136, y el primer, segundo y tercer rastro 126, 130, 134, y una vista de sección transversal ilustrativa del dispositivo 100 en dicha etapa de impresión se ilustra en la FIG. 2C. In some examples, the first and second print stations 508, 510 also print traces (eg, wires, cables) and contacts on the substrate 506. The contacts can be used to communicatively couple the electrodes to a reader, as previously disclosed. . For example, device 100 of FIG. 1 includes the first, second, and third contacts 128, 132, 136, and the first, second, and third traces 126, 130, 134, and an illustrative cross-sectional view of device 100 at said printing stage is illustrated in FIG. 2 C.
En algunos ejemplos, solo se Imprime un electrodo sobre el sustrato 506. En otros ejemplos, se Imprime más de un electrodo sobre el sustrato 506. En algunos ejemplos, todos los electrodos están Impresos sobre el sustrato 506 en la misma estación de Impresión. En otros ejemplos, se usan múltiples estaciones de Impresión para Imprimir múltiples electrodos y/o producir electrodos con múltiples capas.In some examples, only one electrode is Printed on substrate 506. In other examples, more than one electrode is Printed on substrate 506. In some examples, all electrodes are Printed on substrate 506 at the same Print station. In other examples, multiple Print Stations are used to Print multiple electrodes and / or produce electrodes with multiple layers.
En algunos ejemplos, se deposita un reactivo en uno o más de los electrodos a través de una tercera estación de Impresión 512 opcional (mostrada en líneas discontinuas). La tercera estación de Impresión 512 emplea una Impresora de Inyección de tinta para depositar uno o más reactivos. En otros ejemplos, los reactivos se Imprimen directamente sobre la superficie superior del sustrato 506 (por ejemplo, cerca del/de los electrodo/s). Por ejemplo, el dispositivo 100 Incluye la capa de reactivo 200 (FIG. 2D) que está dispuesta encima del primer electrodo 120 (por ejemplo, el electrodo de trabajo/activo). El reactivo 200 se Ilustra en las vistas en sección transversal de las FIG. 2D-2F.In some examples, a reagent is deposited on one or more of the electrodes through an optional third Print Station 512 (shown in dashed lines). The third Print Station 512 employs an Inkjet Printer to deposit one or more reagents. In other examples, the reagents are Printed directly onto the top surface of substrate 506 (eg, near the electrode (s)). For example, device 100 includes reagent layer 200 (FIG. 2D) that is disposed on top of first electrode 120 (eg, working / active electrode). Reagent 200 is illustrated in cross-sectional views of FIGS. 2D-2F.
En el conjunto Ilustrativo 500 de la FIG. 5, una capa de material de suspensión o tinta hidrófila (por ejemplo, la capa 138) y un canal de material de suspensión o tinta hidrófila (por ejemplo, el canal 140) se depositan sobre el sustrato 506 en una cuarta estación de Impresión 514. La tinta usada en la capa y el canal pueden Incluir una suspensión de partículas hidrófilas (por ejemplo, microperlas o nanoperlas) mezcladas con un aglutinante. La capa se Imprime sobre los electrodos (y el reactivo) y sobre la superficie del sustrato 506 entre los electrodos. En el ejemplo Ilustrado, la cuarta estación de Impresión 514 es una Impresora de serigrafía rotativa. La pantalla de la Impresora de serigrafía rotativa puede Incluir una Imagen negativa del canal y la capa que se va a Imprimir sobre el sustrato 506.In Illustrative assembly 500 of FIG. 5, a hydrophilic ink or slurry material layer (eg, layer 138) and a hydrophilic ink or slurry material channel (eg, channel 140) are deposited onto substrate 506 in a fourth Print station 514 The ink used in the layer and channel can include a suspension of hydrophilic particles (eg, microbeads or nanobeads) mixed with a binder. The layer is imprinted on the electrodes (and the reagent) and on the surface of the substrate 506 between the electrodes. In the Illustrated example, the fourth Printing station 514 is a Rotary Screen Printer. The screen of the Rotary Screen Printer can include a negative image of the channel and the layer to be printed on the substrate 506.
En algunos ejemplos, el canal y la capa del conjunto 500 se Imprimen en el sustrato 506 al mismo tiempo. En otros ejemplos, el conjunto 500 Incluye múltiples estaciones de Impresión, y el canal y la capa pueden Imprimirse por separado y/o mediante múltiples etapas de Impresión.In some examples, the channel and layer of assembly 500 are printed on substrate 506 at the same time. In other examples, the assembly 500 includes multiple Print stations, and the channel and layer can be Printed separately and / or by multiple Print stages.
En el ejemplo Ilustrado, una capa de sellado (por ejemplo, la capa de sellado 148 de la FIG. 1) se deposita sobre la capa y el canal en una quinta estación de Impresión 516. La capa de sellado es una tinta hidrófoba, que crea una capa Impermeable a los fluidos sobre la capa y el canal de la tinta hidrófila. En algunos ejemplos, la capa de sellado solo se deposita sobre la capa hidrófila y el canal, y no se deposita sobre el resto del sustrato 506. Como resultado, se usa menos tinta hidrófoba y, por tanto, reduce el coste de fabricación.In the Illustrated example, a seal layer (eg, seal layer 148 of FIG. 1) is deposited over the layer and channel in a fifth Print station 516. The seal layer is a hydrophobic ink, which creates a Fluid Impervious layer over the layer and the hydrophilic ink channel. In some examples, the sealing layer is only deposited on the hydrophilic layer and the channel, and is not deposited on the remainder of the substrate 506. As a result, less hydrophobic ink is used and therefore reduces manufacturing cost.
En algunos ejemplos, el sustrato base 506 se corta en cubitos, o se corta o se separa de otro modo en dispositivos Individuales en una estación de corte 518 opcional (mostrada en líneas discontinuas). En otros ejemplos, la estación de corte 518 solo crea un acanalado entre dos dispositivos. En dicho caso, los dispositivos se pueden separar más adelante y/o en una Instalación diferente.In some examples, the base substrate 506 is diced, or cut or otherwise separated into individual devices at an optional cutting station 518 (shown in dashed lines). In other examples, the cutter station 518 only creates a groove between two devices. In this case, the devices can be separated later and / or in a different Installation.
El conjunto 500 Ilustrativo del ejemplo Ilustrado utiliza un proceso de carrete a carrete (R2R) (por ejemplo, procesamiento continuo alimentado por bobinas, de rodillo a rodillo) donde el sustrato 506 se desenrolla del primer rodillo 502 y se enrolla sobre el segundo rodillo 504 en el extremo opuesto del proceso. Sin embargo, en otros ejemplos, se pueden utilizar otros tipos de procesos de Impresión.The Illustrative set 500 of the Illustrated example uses a reel-to-reel (R2R) process (eg, continuous roll-fed, roll-to-roll processing) where substrate 506 is unwound from first roll 502 and wound onto second roll 504 at the opposite end of the process. However, in other examples, other types of Printing processes can be used.
La FIG. 6 es un diagrama de bloques de un sistema de procesamiento 600 Ilustrativo para usar con un conjunto de fabricación de dispositivo de diagnóstico sobre sustrato tal como, por ejemplo, el conjunto 500 de la FIG. 5 para crear, por ejemplo, el dispositivo 100 de papel de la FIG. 1. El sistema de procesamiento 600 Ilustrativo Incluye un controlador 602, que controla el funcionamiento del conjunto 500 a través de componentes de controlador seleccionados.FIG. 6 is a block diagram of an Illustrative processing system 600 for use with a substrate diagnostic device build assembly such as, for example, assembly 500 of FIG. 5 to create, for example, the paper device 100 of FIG. 1. Illustrative processing system 600 includes a controller 602, which controls the operation of assembly 500 through selected controller components.
Por ejemplo, el sistema de procesamiento 600 Incluye un controlador 604 de rodillo, que controla uno o más rodillos (por ejemplo, el primer y segundo rodillo 502, 504) del conjunto 500. En algunos ejemplos, el sistema de procesamiento 600 Incluye uno o más controladores 604 de rodillo. En el ejemplo mostrado, el/los controlador/es 604 rodillo están acoplados comunicativamente a uno o más rodillos 606a-n. Los rodillos 606a-n pueden corresponder a, por ejemplo, el primer y segundo rodillo 502, 504 del conjunto 500 Ilustrativo. En algunos ejemplos, se utilizan rodillos adicionales (por ejemplo, los rodillos de las estaciones de Impresión Individuales) en el conjunto, y el/los controlador/es 604 de rodillo controlan los respectivos rodillos 606a-n. El/los controlador/es 604 de rodillo controlan la rotación de los rodillos 606a-n usando, por ejemplo, un motor, para regular una o más características operativas de los rodillos. Dichas características operativas pueden Incluir la velocidad de rotación,, duración de la rotación, dirección de rotación, aceleración, etc. de los rodillos 606a-n. Por ejemplo, la velocidad de rotación se puede usar para determinar el tiempo durante el que una parte del sustrato está expuesta a una o más estaciones de Impresión (por ejemplo, una o más de las estaciones de Impresión 508-514). Por tanto, los controladores 604 de rodillo controlan la velocidad a la que se procesan uno o más sustratos. En el ejemplo Ilustrado, un procesador 608 opera el/los controlador/es 604 de rodillo y, por tanto, los rodillos 606a-n de acuerdo con un protocolo de rodillos.For example, the processing system 600 includes a roller controller 604, which controls one or more rollers (eg, the first and second rollers 502, 504) of the set 500. In some examples, the processing system 600 includes one or more plus 604 roller drivers. In the example shown, the roller controller (s) 604 are communicatively coupled to one or more rollers 606a-n. Rollers 606a-n may correspond to, for example, the first and second rollers 502, 504 of the Illustrative set 500. In some examples, additional rollers (eg, the rollers from the Individual Print Stations) are used in the assembly, and the roller controller (s) 604 controls the respective rollers 606a-n. The roller controller (s) 604 control the rotation of the rollers 606a-n using, for example, a motor, to regulate one or more operating characteristics of the rollers. Such operating characteristics may include the speed of rotation, duration of rotation, direction of rotation, acceleration, etc. of rollers 606a-n. For example, the rotation speed can be used to determine how long a portion of the substrate is exposed to one or more Print stations (eg, one or more of Print stations 508-514). Thus, roller controllers 604 control the speed at which one or more substrates are processed. In the Illustrated example, a processor 608 operates the roll controller (s) 604 and thus rolls 606a-n in accordance with a roll protocol.
En el ejemplo Ilustrado de la FIG. 6, el sistema de procesamiento 600 Incluye un controlador 610 de Impresora que controla una o más de las Impresoras del conjunto 500. En algunos ejemplos, el sistema de procesamiento 600 Ilustrativo Incluye uno o más controladores 610 de Impresora. En el ejemplo mostrado, el/los controlador/es 610 de Impresora están acoplados comunicativamente a una o más Impresoras 612a-n. Las Impresoras 612a-n pueden corresponder, por ejemplo, a las Impresoras 508-514 del conjunto 500 Ilustrativo. EI/Ios controlador/es 612a-n de Impresora controlan, por ejemplo, el espesor, la anchura y/o el patrón del/de Ios electrodo/s, Ios contactos), el/los rastro/s, el canal hidrófilo, la capa hidrófila y/o el material de la capa de sellado aplicado al sustrato 506 por las respectivas estaciones de impresión 508-514. En Ios ejemplos donde la tinta (por ejemplo, la tinta conductora del/de Ios electrodo/s, la tinta hidrófila de la capa y del canal, la tinta hidrófoba de la capa de sellado) se aplica mediante serigrafía rotativa, Ios controladores 610 de impresora pueden controlar la presión de Ios rodillos asociados con las respectivas impresoras 508, 510, 514, 516 y, por tanto, afectar a la calidad de la tinta aplicada al sustrato. En algunos ejemplos, las impresoras 612a-n funcionan en conexión con Ios rodillos 606a-n. En dichos ejemplos, Ios controladores 610 de impresora funcionan en asociación con Ios controladores 604 de rodillo para definir, por ejemplo, una tasa a la que el/los electrodo/s, el canal, la capa y la capa de sellado se depositan sobre el sustrato. En el ejemplo ilustrado, el procesador 608 opera el/los controlador/es 610 de impresora y, por tanto, las impresoras 612a-n de acuerdo con un protocolo de aplicación de tinta conductora, tinta hidrófila y/o tinta hidrófoba.In the Illustrated example of FIG. 6, the processing system 600 Includes a Printer controller 610 that controls one or more of the Printers in the set 500. In some examples, the Illustrative processing system 600 Includes one or more Printer controllers 610. In the example shown, the Printer driver (s) 610 are communicatively coupled to one or more Printers 612a-n. The 612a-n Printers can correspond, for example, to Printers 508-514 of the Illustrative set 500. The printer controller / s 612a-n control, for example, the thickness, width and / or pattern of the electrode / s, the contacts), the trace / s, the hydrophilic channel , the hydrophilic layer and / or the sealing layer material applied to the substrate 506 by the respective printing stations 508-514. In the examples where the ink (for example, the conductive ink of the electrode (s), the hydrophilic ink of the layer and the channel, the hydrophobic ink of the sealing layer) is applied by rotary screen printing, the controllers Printer 610 can control the pressure of the rollers associated with the respective printers 508, 510, 514, 516 and thus affect the quality of the ink applied to the substrate. In some examples, the 612a-n printers operate in connection with the 606a-n rollers. In these examples, the printer drivers 610 work in association with the roller drivers 604 to define, for example, a rate at which the electrode (s), channel, layer, and sealing layer are deposited on the substratum. In the illustrated example, processor 608 operates printer controller (s) 610 and thus printers 612a-n according to a conductive ink, hydrophilic ink, and / or hydrophobic ink application protocol.
El sistema de procesamiento 600 ilustrativo también incluye un controlador 614 de estación de corte que controla una estación de corte 616. En algunos ejemplos, el sistema de procesamiento 600 ilustrativo incluye uno o más controladores 614 de estación de corte. En el ejemplo mostrado, el/los controlador/es 614 de la estación de corte están acoplados comunicativamente a una o más estaciones de corte 616. La/s estación/es de corte 616 pueden corresponder a, por ejemplo, la estación de corte 518 del conjunto 500 ilustrativo. EI/Ios controladores de la estación de corte 614 controlan, por ejemplo, el corte o la división de Ios sustratos (por ejemplo, en Ios dispositivos de diagnóstico sobre sustrato de papel individuales), un tamaño de las unidades diferenciadas en las que se cortan Ios sustratos, un espacio entre unidades diferenciadas formadas a partir de sustratos continuos, una velocidad operativa de un instrumento de corte, la retracción del instrumento de corte, etc. En el ejemplo ilustrado, el procesador 608 opera el/los controlador/es 614 de estación de corte y, por tanto, la/s estación/es de corte 616 de acuerdo con un protocolo de corte del sustrato.Illustrative processing system 600 also includes a cutting station controller 614 that controls a cutting station 616. In some examples, illustrative processing system 600 includes one or more cutting station controllers 614. In the example shown, the controller (s) 614 of the cutting station are communicatively coupled to one or more cutting stations 616. The cutting station (s) 616 may correspond to, for example, the cutting station 518 from the illustrative set 500. EI / I I drivers cutting station 614 controlling, for example, cutting or dividing I I substrates (for example, I will diagnostic devices on substrate individual paper), a size of the discrete units in that the substrates are cut, a gap between discrete units formed from continuous substrates, an operating speed of a cutting instrument, the retraction of the cutting instrument, etc. In the illustrated example, the processor 608 operates the cutting station controller (s) 614 and thus the cutting station (s) 616 in accordance with a substrate cutting protocol.
En el ejemplo ilustrado de la FIG. 6, el sistema de procesamiento 600 incluye una base de datos 618 que puede almacenar información relativa a, por ejemplo, el funcionamiento del sistema 500 ilustrativo. La información puede incluir, por ejemplo, información sobre la longitud y las dimensiones de Ios sustratos que se van a alimentar a través del conjunto 500; Ios materiales y patrones de Ios electrodos, Ios contactos, Ios rastros, las capas hidrófilas, Ios canales hidrófilos, las capas de sellado y/o Ios reactivos; las características rotacionales de Ios rodillos, tales como una velocidad y/o un diámetro; las propiedades del/de Ios material/es conductor/es, hidrófobo/s, hidrófilo/s, adhesivo/s y/u otro/s material/es que se aplicará/n a Ios sustratos, etc.In the illustrated example of FIG. 6, the processing system 600 includes a database 618 that can store information relating to, for example, the operation of the illustrative system 500. The information may include, for example, information on the length and dimensions of the substrates to be fed through the array 500; The materials and patterns of the electrodes, the contacts, the traces, the hydrophilic layers, the hydrophilic channels, the sealing layers and / or the reagents; the rotational characteristics of the rollers, such as a speed and / or a diameter; the properties of the material / s conductive, hydrophobic, hydrophilic / s, adhesive / s and / or other material / s to be applied to the substrates, etc.
El ejemplo del sistema de procesamiento 600 de la FIG. 6 incluye una interfaz de usuario tal como, por ejemplo, una interfaz gráfica de usuario (GUI, Graphical User Interface) 620. Un operador o técnico interactúa con el sistema de procesamiento 600 y, por tanto, el conjunto 500 ilustrativo a través de la interfaz 620 para proporcionar, por ejemplo, comandos relacionados con el funcionamiento de Ios rodillos 606a-n, tales como la velocidad, duración de la rotación, etc. de Ios rodillos; el/los patrón/es que se depositará/n a través de las impresoras 612a-n; materiales y patrones de Ios electrodos, Ios contactos, Ios rastros, las capas hidrófilas, Ios canales hidrófilos, las capas de sellado y/o Ios reactivos; el tamaño de las unidades diferenciadas en las que se cortan Ios sustratos a través de la estación de corte 616; etc. La interfaz 620 también puede ser usada por el operador para obtener información relativa al estado de cualquier procesamiento del sustrato completado y/o en progreso, para verificar parámetros tales como velocidad y alineación, y/o para realizar calibraciones.The example of the processing system 600 of FIG. 6 includes a user interface such as, for example, a Graphical User Interface (GUI) 620. An operator or technician interacts with the processing system 600 and thus the illustrative assembly 500 via the interface 620 to provide, for example, commands related to the operation of the rollers 606a-n, such as speed, duration of rotation, etc. of the rollers; the pattern / s to be deposited through printers 612a-n; materials and patterns of the electrodes, the contacts, the traces, the hydrophilic layers, the hydrophilic channels, the sealing layers and / or the reagents; the size of the discrete units into which the substrates are cut through the cutting station 616; etc. Interface 620 can also be used by the operator to obtain information regarding the status of any substrate processing completed and / or in progress, to verify parameters such as speed and alignment, and / or to perform calibrations.
En el ejemplo ilustrado, Ios componentes 604, 608, 610, 614, 618 del sistema de procesamiento están acoplados comunicativamente a otros componentes del sistema de procesamiento 600 ilustrativo a través de enlaces de comunicación 622. Los enlaces de comunicación 622 pueden ser cualquier tipo de conexión alámbrica (por ejemplo, un bus de datos, una conexión USB, etc.) y/o cualquier tipo de comunicación inalámbrica (por ejemplo, radiofrecuencia, infrarrojos, etc.) usando cualquier protocolo de comunicación pasado, presente o futuro (por ejemplo, Bluetooth, USB 2.0, USB 3.0, etc.). También, Ios componentes del sistema 600 ilustrativo pueden integrarse en un dispositivo o distribuirse en dos o más dispositivos.In the illustrated example, the components 604, 608, 610, 614, 618 of the processing system are communicatively coupled to other components of the illustrative processing system 600 via communication links 622. The communication links 622 can be any type. wired connection (for example, a data bus, a USB connection, etc.) and / or any type of wireless communication (for example, radio frequency, infrared, etc.) using any past, present or future communication protocol (for example, Bluetooth, USB 2.0, USB 3.0, etc.). Also, the components of the illustrative system 600 can be integrated into one device or distributed across two or more devices.
La FIG. 7 ilustra otro ejemplo de dispositivo de diagnóstico 700 sobre sustrato, que no es de acuerdo con la presente invención (por ejemplo, un dispositivo de detección sobre papel) que puede usarse para pruebas de IA o CC. Similar al dispositivo 100 divulgado anteriormente, el dispositivo 700 incluye una zona de detección, un canal y una capa de sellado. Sin embargo, en el dispositivo 700, la zona de detección y el canal están definidos dentro del material del sustrato, que es hidrófilo, por barreras de tinta hidrófoba impresas en el sustrato.FIG. 7 illustrates another example of a substrate diagnostic device 700, which is not in accordance with the present invention (eg, a paper-based detection device) that can be used for AI or CC testing. Similar to previously disclosed device 100, device 700 includes a detection zone, a channel, and a sealing layer. However, in device 700, the detection zone and channel are defined within the substrate material, which is hydrophilic, by hydrophobic ink barriers printed on the substrate.
Por ejemplo, en el ejemplo ilustrado de la FIG. 7, el dispositivo 700 incluye un sustrato 702, que se implementa como una hoja de papel hidrófila. En otras palabras, el sustrato 702 es poroso y es capaz de absorber y/o retener líquidos. En el ejemplo ilustrado, el sustrato de papel 702 tiene un primer extremo 704, un segundo extremo 706 opuesto al primer extremo 704, un primer lado 708, un segundo lado 710 opuesto al primer lado 708, una superficie superior 712 y una superficie inferior 714 opuesta a la superficie superior 712. En el ejemplo ilustrado, el sustrato de papel 702 es sustancialmente rectangular. Sin embargo, en otros ejemplos, el sustrato de papel 702 puede tener otra forma tal como, por ejemplo, un cuadrado, un triángulo, un círculo, una elipse, una forma irregular, etc. For example, in the illustrated example of FIG. 7, device 700 includes a substrate 702, which is implemented as a hydrophilic sheet of paper. In other words, the substrate 702 is porous and is capable of absorbing and / or retaining liquids. In the illustrated example, the paper substrate 702 has a first end 704, a second end 706 opposite the first end 704, a first side 708, a second side 710 opposite the first side 708, a top surface 712, and a bottom surface 714 opposite top surface 712. In the illustrated example, the paper substrate 702 is substantially rectangular. However, in other examples, the paper substrate 702 may have another shape such as, for example, a square, a triangle, a circle, an ellipse, an irregular shape, and so on.
En el ejemplo Ilustrado, el dispositivo 700 Incluye una zona de detección 716 (por ejemplo, un área de prueba, una zona de reacción, etc.) que define una ubicación donde se realizará la prueba. La zona de detección 7 l6 tiene un sensor 718 para detectar una reacción entre la muestra y un reactivo, que luego se usa para medir la presencia, ausencia y/o concentración del analito diana en la muestra. En el ejemplo ilustrado, el sensor 718 incluye un primer electrodo 720 (por ejemplo, el electrodo de trabajo), un segundo electrodo 722 (por ejemplo, un contraelectrodo, un electrodo de tierra) y un tercer electrodo 724 (por ejemplo, un electrodo de referencia). El primer, segundo y tercer electrodo 720, 722, 724 pueden funcionar de manera similar al primer, segundo y tercer electrodo 120, 122, 124 del dispositivo 100 ilustrativo. En el ejemplo ilustrado, sin embargo, el primer, segundo y tercer electrodo 720, 722, 724 se imprimen en el material del sustrato 702. Debido a que el sustrato 702 es hidrófilo, la tinta conductora del primer, segundo y tercer electrodo 720, 722, 724 es absorbida en el material del sustrato 702. En algunos ejemplos, el uno o más de los electrodos 720, 722, 724 están hechos de oro (Au), oro sobre cloruro de plata (AgCl), carbono (C) y/o plata/cloruro de plata (Ag/AgCl). El uno o más de los electrodos 720, 722, 724 pueden imprimirse sobre el sustrato 702 usando, por ejemplo, impresión en huecograbado, impresión flexográfica, serigrafía, serigrafía rotativa y/o impresión por chorro de tinta. En otros ejemplos, se pueden emplear otros tipos adecuados de procesos de impresión para imprimir la tinta conductora sobre el sustrato de papel 702.In the Illustrated example, device 700 includes a detection zone 716 (eg, a test area, a reaction zone, etc.) that defines a location where the test will be performed. Detection zone 7-16 has a sensor 718 to detect a reaction between the sample and a reagent, which is then used to measure the presence, absence, and / or concentration of the target analyte in the sample. In the illustrated example, sensor 718 includes a first electrode 720 (for example, the working electrode), a second electrode 722 (for example, a counter electrode, a ground electrode), and a third electrode 724 (for example, a ground electrode). reference). The first, second, and third electrodes 720, 722, 724 may function in a similar manner to the first, second, and third electrodes 120, 122, 124 of illustrative device 100. In the illustrated example, however, the first, second and third electrodes 720, 722, 724 are printed on the material of the substrate 702. Because the substrate 702 is hydrophilic, the conductive ink of the first, second and third electrodes 720, 722, 724 is absorbed into the substrate material 702. In some examples, the one or more of the electrodes 720, 722, 724 are made of gold (Au), gold on silver chloride (AgCl), carbon (C), and / or silver / silver chloride (Ag / AgCl). The one or more of the electrodes 720, 722, 724 can be printed on the substrate 702 using, for example, gravure printing, flexographic printing, screen printing, rotary screen printing and / or ink jet printing. In other examples, other suitable types of printing processes may be employed to print the conductive ink onto the 702 paper substrate.
En el ejemplo ilustrado de la FIG. 7, el dispositivo 700 incluye un primer rastro 726 que conecta eléctricamente el primer electrodo 720 a un primer contacto 728, un segundo rastro 730 que conecta eléctricamente el segundo electrodo 722 a un segundo contacto 732, y un tercer rastro 734 que conecta eléctricamente el tercer electrodo 724 a un tercer contacto 736. El dispositivo 700 puede ser usado por un lector eléctrico (por ejemplo, el lector 400), y los contactos 728, 732, 736 permiten al lector comunicarse eléctricamente con los electrodos 72o, 722, 724 y detectar señales eléctricas que incluyen, por ejemplo, cambios en, por ejemplo, amperios, voltios y/o resistencia.In the illustrated example of FIG. 7, device 700 includes a first trace 726 that electrically connects the first electrode 720 to a first contact 728, a second trace 730 that electrically connects the second electrode 722 to a second contact 732, and a third trace 734 that electrically connects the third electrode 724 to a third contact 736. Device 700 can be used by an electrical reader (eg, reader 400), and contacts 728, 732, 736 allow the reader to electrically communicate with electrodes 72nd, 722, 724 and detect electrical signals including, for example, changes in, for example, amps, volts, and / or resistance.
Para crear un límite para la zona de detección 716 y/o un canal para captar la muestra en la zona de detección 716, el dispositivo 700 incluye una barrera hidrófoba 738. La barrera hidrófoba 738 es una línea de tinta hidrófoba que se imprime en el sustrato 702 y forma o define una vía entre medias. Para permitir que la muestra entre en contacto con los electrodos 720, 722, 724 en el sustrato 702, una capa 740 de malla hidrófila (por ejemplo, tinta hidrófila de suspensión de material) se deposita sobre el sustrato 702 en la zona de detección 716. La malla hidrófila se absorbe en el material del sustrato de papel 702. La malla hidrófila puede incluir tinta hidrófila similar a la de la capa 138 divulgada anteriormente. La malla hidrófila ha aumentado la capacidad de captación para captar una muestra a través de la zona de detección 716. Además, en el ejemplo ilustrado, un canal 742 de la malla hidrófila se deposita en el material del sustrato de papel 702 para formar un canal desde el primer extremo 704 del sustrato de papel 702 hasta la capa 740. La malla hidrófila se absorbe en el material del sustrato de papel pero está limitada por la barrera hidrófoba 738. En otras palabras, la malla hidrófila puede imprimirse sobre el sustrato de papel 702, y la barrera hidrófoba 738 evita que la tinta hidrófila se extienda más allá de la barrera hidrófoba 738. La malla hidrófila de la capa 740 y el canal 742 pueden incluir tinta hidrófila similar a la de la capa 138 y el canal 140 divulgados anteriormente en relación con el dispositivo 100. La malla hidrófoba o la capa 740 y/o el canal 742 pueden imprimirse sobre el sustrato 702 usando un proceso de impresión tal como, por ejemplo, impresión en huecograbado, impresión flexográfica, serigrafía, serigrafía rotativa y/o impresión por chorro de tinta.To create a boundary for the detection zone 716 and / or a channel to capture the sample in the detection zone 716, the device 700 includes a hydrophobic barrier 738. The hydrophobic barrier 738 is a hydrophobic ink line that is printed on the substrate 702 and forms or defines a pathway in between. To allow the sample to contact electrodes 720, 722, 724 on substrate 702, a layer 740 of hydrophilic mesh (eg, hydrophilic material suspension ink) is deposited on substrate 702 in detection zone 716 The hydrophilic mesh is absorbed into the paper substrate material 702. The hydrophilic mesh may include hydrophilic ink similar to that of layer 138 disclosed above. The hydrophilic mesh has increased the uptake ability to capture a sample through the detection zone 716. Furthermore, in the illustrated example, a channel 742 of the hydrophilic mesh is deposited in the paper substrate material 702 to form a channel from the first end 704 of the paper substrate 702 to the layer 740. The hydrophilic mesh is absorbed into the material of the paper substrate but is limited by the hydrophobic barrier 738. In other words, the hydrophilic mesh can be printed on the paper substrate 702, and hydrophobic barrier 738 prevents hydrophilic ink from spreading beyond hydrophobic barrier 738. The hydrophilic mesh of layer 740 and channel 742 may include hydrophilic ink similar to that of layer 138 and channel 140 disclosed above. relative to device 100. The hydrophobic mesh or layer 740 and / or channel 742 can be printed onto substrate 702 using a printing process such as, for example, intaglio printing, i flexographic printing, screen printing, rotary screen printing and / or ink jet printing.
La FIG. 8 es una vista en sección transversal del dispositivo 700 ilustrativo tomada en la línea D-D de la FIG. 7. En el ejemplo ilustrado, la barrera hidrófoba 738 se imprime sobre el sustrato de papel 702 y se absorbe en el material del sustrato de papel 702. La barrera hidrófoba 738 repele o resiste el líquido y, por tanto, crea una vía entre las líneas de la barrera hidrófoba 738. En particular, cuando la malla hidrófila se imprime sobre el sustrato de papel, la tinta hidrófila se absorbe en el material del sustrato de papel pero queda limitada entre la barrera hidrófoba 738. Cuando se deposita una muestra de fluido (por ejemplo, se pipetea) en una entrada 744 (FIG. 7) del canal 742, la muestra es captada (por ejemplo, por la acción capilar) a través de la malla hidrófila (por ejemplo, la matriz de celulosa porosa) del canal 142, entre las líneas de la barrera hidrófoba 738, y dentro de la malla hidrófila de la capa 740. De esta manera, la muestra se transfiere a través del canal 742 y a la zona de detección 716 donde la muestra entra en contacto con o humedece los electrodos 720, 722, 724.FIG. 8 is a cross-sectional view of illustrative device 700 taken on line DD of FIG. 7. In the illustrated example, the hydrophobic barrier 738 is printed on the paper substrate 702 and absorbed into the material of the paper substrate 702. The hydrophobic barrier 738 repels or resists liquid and thus creates a pathway between the lines of the hydrophobic barrier 738. In particular, when the hydrophilic mesh is printed on the paper substrate, the hydrophilic ink is absorbed into the material of the paper substrate but is limited between the hydrophobic barrier 738. When a fluid sample is deposited (eg, pipetting) into an inlet 744 (FIG. 7) of channel 742, the sample is captured (eg, by capillary action) through the hydrophilic mesh (eg, the porous cellulose matrix) of the channel 142, between the lines of the hydrophobic barrier 738, and within the hydrophilic mesh of the layer 740. In this way, the sample is transferred through the channel 742 and to the detection zone 716 where the sample comes into contact with or wet the electrodes 720, 722, 724.
En algunos ejemplos, la tinta hidrófoba de la barrera hidrófoba 738 se imprime usando un proceso de impresión tal como, por ejemplo, impresión en huecograbado, impresión flexográfica, serigrafía, serigrafía rotativa y/o impresión por chorro de tinta. En otros ejemplos, se pueden emplear otros tipos adecuados de procesos de impresión para imprimir la tinta hidrófoba sobre el sustrato 702. En algunos ejemplos, la tinta hidrófoba puede imprimirse sobre el sustrato antes de imprimir las tintas conductoras del sensor. Por ejemplo, se puede usar tinta o barrera hidrófoba para crear un patrón para imprimir los electrodos 720, 722, 724, los rastros 726, 730, 734 y/o los contactos 728, 732, 736. En algunos de dichos ejemplos, esto produce una mayor adhesión de la tinta conductora al sustrato 702.In some examples, the hydrophobic ink in the hydrophobic barrier 738 is printed using a printing process such as, for example, gravure printing, flexographic printing, screen printing, rotary screen printing and / or ink jet printing. In other examples, other suitable types of printing processes may be employed to print the hydrophobic ink on the substrate 702. In some examples, the hydrophobic ink may be printed on the substrate prior to printing the sensor conductive inks. For example, ink or hydrophobic barrier can be used to create a pattern to print electrodes 720, 722, 724, traces 726, 730, 734 and / or contacts 728, 732, 736. In some of these examples, this produces increased adhesion of conductive ink to substrate 702.
En el ejemplo ilustrado de la FIG. 8, la barrera hidrófoba 738 solo está dispuesta parcialmente en el espesor del sustrato 702. Sin embargo, en otros ejemplos, la barrera hidrófoba 738 se absorbe completamente en el sustrato 702. En ambos ejemplos, la barrera hidrófoba 738 crea una barrera entre dos secciones del sustrato 702.In the illustrated example of FIG. 8, the hydrophobic barrier 738 is only partially disposed in the thickness of the substrate 702. However, in other examples, the hydrophobic barrier 738 is completely absorbed into the substrate 702. In both examples, the hydrophobic barrier 738 creates a barrier between two sections substrate 702.
En algunos ejemplos, uno o más reactivos se imprimen en el sustrato de papel 702. Por ejemplo, se puede imprimir un reactivo en el sustrato 702 en la zona de detección 716. A medida que la muestra es captada en la zona de detección 716, la muestra interactúa con el reactivo, y el sensor 718 puede detectar la interacción biomolecular. In some examples, one or more reagents are printed on the paper substrate 702. For example, a reagent may be printed on the substrate 702 in the detection zone 716. As the sample is captured in the detection zone 716, the sample interacts with the reagent, and the sensor 718 can detect biomolecular interaction.
Además o como alternativa, se pueden imprimir uno o más reactivos en el primer electrodo 720. EI/Ios reactivo/s pueden imprimirse usando, por ejemplo, impresión de inyección de tinta en línea o impresión de alto rendimiento (por ejemplo, impresión de hasta 120 metros/minuto) tal como, por ejemplo, impresión flexográfica, serigrafía o deposición en matrices ranuradas. En algunos ejemplos, el/los reactivo/s puede/n embeberse en un hidrogel u otro/s polímero/s e imprimirse como una suspensión que luego se cura (por ejemplo, a través de luz ultravioleta o electropolimerización). En algunos ejemplos, se emplea una pluralidad de electrodos para realizar diferentes tipos de ensayos y Ios electrodos pueden funcionalizarse con diferentes reactivos de unión para detectar una pluralidad de analitos.Additionally or alternatively, one or more reagents may be printed on the first electrode 720. The reagent / s may be printed using, for example, in-line inkjet printing or high performance printing (e.g., printing up to 120 meters / minute) such as, for example, flexographic printing, screen printing or deposition on slotted dies. In some examples, the reagent (s) can / are embedded in a hydrogel or other polymer / s printed as a suspension which is then cured (eg, via ultraviolet light or electropolymerization). In some examples, a plurality of electrodes are used to perform different types of assays and the electrodes can be functionalized with different binding reagents to detect a plurality of analytes.
En algunos ejemplos, se aplica una capa de sellado 746 a la superficie superior 712 del sustrato 702 de papel para evitar la evaporación de la muestra y/o reducir el riesgo de contaminación. La capa de sellado 746 crea una superficie impermeable a Ios fluidos (o hidrófoba) sobre la parte superior de la malla hidrófila del canal 742 y la capa 740 de la zona de detección 716. En algunos ejemplos, la capa de sellado 746 es un sustrato hidrófobo (por ejemplo, una hoja de papel hidrófobo) que está acoplada (por ejemplo, laminada, unida) a la superficie superior 7 l2 del sustrato 702 de papel. En algunos ejemplos, la capa de sellado 746 no está dispuesta encima de la entrada 744 del canal 742, para que la muestra de fluido pueda depositarse en la entrada 744 del canal 742. En otros ejemplos, todo el canal 742 está cubierto con la capa de sellado, y se puede definir una abertura o un orificio en la capa de sellado para permitir que la muestra de fluido entre en contacto con el sustrato 702 en la entrada 744 del canal 742.In some examples, a sealing layer 746 is applied to the top surface 712 of the paper substrate 702 to prevent evaporation of the sample and / or reduce the risk of contamination. Seal layer 746 creates a fluid impervious (or hydrophobic) surface on top of the hydrophilic mesh of channel 742 and detection zone layer 740 716. In some examples, seal layer 746 is a substrate hydrophobic (eg, a hydrophobic paper sheet) that is coupled (eg, laminated, bonded) to the top surface 712 of the paper substrate 702. In some examples, the sealing layer 746 is not disposed above the inlet 744 of the channel 742, so that the fluid sample can be deposited at the inlet 744 of the channel 742. In other examples, the entire channel 742 is covered with the layer. seal, and an opening or hole may be defined in the seal layer to allow the fluid sample to contact the substrate 702 at the inlet 744 of the channel 742.
En el ejemplo ilustrado, la malla o tinta hidrófila se imprime en el sustrato 702 para formar el canal 142 y la capa 740. Sin embargo, en otros ejemplos, no se usa una malla hidrófila. En su lugar, la estructura porosa del propio sustrato 702 forma el canal 742 y la capa 740. Por ejemplo, un fluido puede ser captado a través de la estructura porosa/hidrófila del sustrato 702 entre la barrera 738.In the illustrated example, hydrophilic mesh or ink is printed on substrate 702 to form channel 142 and layer 740. However, in other examples, a hydrophilic mesh is not used. Instead, the porous structure of substrate 702 itself forms channel 742 and layer 740. For example, a fluid can be drawn through the porous / hydrophilic structure of substrate 702 between barrier 738.
En algunos ejemplos, la composición de la/s tinta/s conductora/s, tinta/s hidrófoba/s, las tinta/s hidrófila/s y/o las tinta/s dieléctrica/s) puede depender de las propiedades del sustrato 702 y/o de Ios procesos de impresión usados. Por ejemplo, la tinta conductora puede necesitar curarse o secarse después de la deposición (por ejemplo, a través de luz ultravioleta, calor, infrarrojo (IR) o secado al aire) según la composición de la tinta y/o las tolerancias del sustrato.In some examples, the composition of the conductive ink / s, hydrophobic ink / s, hydrophilic ink / s and / or dielectric ink / s) may depend on the properties of the substrate 702 and / I or I used print processes. For example, the conductive ink may need to be cured or dried after deposition (eg, via ultraviolet light, heat, infrared (IR), or air drying) depending on the ink composition and / or substrate tolerances.
La FIG. 9 es un diagrama de un sistema o conjunto 900 ilustrativo para crear (por ejemplo, manufacturar, producir, crear, construir, fabricar) un dispositivo de diagnóstico de sustrato de papel tal como, por ejemplo, el dispositivo 700 de la FIG. 7. El conjunto 900 incluye una serie o una pluralidad de rodillos, incluyendo un primer rodillo 902 y un segundo rodillo 904, que funcionan en rotación sincronizada para conducir un sustrato 906 a través del conjunto 900. En algunos ejemplos, el conjunto 900 incluye rodillos adicionales para mover el sustrato 906 por el conjunto usando técnicas de procesamiento continuo alimentado por bobinas o de rollo a rollo. Otros ejemplos pueden usar transportadores, poleas y/o cualquier otro mecanismo de transporte adecuado. En el ejemplo ilustrado, se proporciona una pluralidad de procesos de impresión para crear uno o más dispositivos sobre el sustrato 906, de modo que Ios dispositivos se puedan producir en masa.FIG. 9 is a diagram of an illustrative system or assembly 900 for creating (eg, manufacturing, producing, creating, constructing, fabricating) a paper substrate diagnostic device such as, for example, device 700 of FIG. 7. Assembly 900 includes a series or plurality of rollers, including a first roller 902 and a second roller 904, that operate in synchronized rotation to drive a substrate 906 through assembly 900. In some examples, assembly 900 includes rollers. to move substrate 906 through the array using continuous roll-fed or roll-to-roll processing techniques. Other examples can use conveyors, pulleys and / or any other suitable transport mechanism. In the illustrated example, a plurality of printing processes are provided to create one or more devices on substrate 906 so that the devices can be mass produced.
En el conjunto 900 ilustrativo, el primer rodillo 902 gira para desenrollar el sustrato 906, que, en algunos ejemplos, es una sola lámina en una configuración enrollada. En el ejemplo ilustrado, el sustrato 906 es papel y es hidrófilo (por ejemplo, tiene una fuerte afinidad por el líquido). En algunos ejemplos, el sustrato 906 es un rollo continuo de papel hidrófilo. Sin embargo, en otros ejemplos, el sustrato 906 puede ser cortado, aserrado o separado de otro modo en láminas o tiras definidas o distintas (por ejemplo, que luego se convierten en dispositivos de diagnóstico individuales). El sustrato 906 puede corresponder, por ejemplo, al sustrato de papel 702 del dispositivo 700. Una vista en sección transversal ilustrativa del sustrato 702 de papel se ilustra en la FIG. 8.In illustrative assembly 900, first roller 902 rotates to unwind substrate 906, which, in some examples, is a single sheet in a rolled configuration. In the illustrated example, substrate 906 is paper and is hydrophilic (eg, it has a strong affinity for liquid). In some examples, substrate 906 is a continuous roll of hydrophilic paper. However, in other examples, the substrate 906 may be cut, sawn, or otherwise separated into defined or distinct sheets or strips (eg, which are then converted into individual diagnostic devices). Substrate 906 may correspond, for example, to paper substrate 702 of device 700. An illustrative cross-sectional view of paper substrate 702 is illustrated in FIG. 8.
En el ejemplo ilustrado, que no es de acuerdo con la presente invención, el conjunto 900 incluye una primera estación de impresión 908 para imprimir una barrera de tinta hidrófoba sobre el sustrato 906. La tinta hidrófoba se imprime sobre el sustrato 906 para definir una vía y una zona de detección para la prueba. Una vez seca, la tinta hidrófoba crea una barrera (por ejemplo, la barrera 738) que evita que una muestra se capte o absorba en el sustrato en áreas fuera de la vía y el área de detección definidos. En el ejemplo ilustrado, la estación de impresión 908 es una impresora flexográfica. En general, la impresión flexográfica implica el uso de una placa de alivio. En el ejemplo ilustrado, la placa se enrolla alrededor de un rodillo, de modo que, a medida que el rodillo gira, deposita una imagen (por ejemplo, las líneas que definen el canal y la zona de detección) en el sustrato 906. Además o como alternativa, se pueden implementar otros tipos de procesos de impresión para imprimir la tinta hidrófoba tales como, por ejemplo, impresión en huecograbado, serigrafía, serigrafía rotativa o impresión por chorro de tinta.In the illustrated example, which is not in accordance with the present invention, assembly 900 includes a first printing station 908 for printing a hydrophobic ink barrier on substrate 906. Hydrophobic ink is printed on substrate 906 to define a pathway and a detection zone for testing. Once dry, the hydrophobic ink creates a barrier (for example, the 738 barrier) that prevents a sample from being captured or absorbed onto the substrate in areas outside the defined detection pathway and area. In the illustrated example, print station 908 is a flexographic printer. In general, flexographic printing involves the use of a relief plate. In the illustrated example, the plate is wrapped around a roller, so that as the roller rotates, it deposits an image (eg, the lines that define the channel and the detection zone) on the substrate 906. In addition or alternatively, other types of printing processes can be implemented to print the hydrophobic ink such as, for example, intaglio printing, screen printing, rotary screen printing or ink jet printing.
En el ejemplo ilustrado, el conjunto 900 incluye una segunda estación de impresión 910 y una tercera estación de impresión 9 l2 para imprimir electrodos sobre el sustrato 906. En el ejemplo ilustrado, la segunda estación de impresión 910 imprime un primer tipo de electrodo (por ejemplo, que tiene Ag/AgCl) sobre el sustrato 906, y la tercera estación de impresión 912 imprime un segundo tipo de electrodo (por ejemplo, que tiene AuNP) sobre el sustrato base 906. En algunos ejemplos, se imprimen dos o tres electrodos sobre el sustrato 906. Por ejemplo, un primer electrodo puede ser un electrodo de trabajo hecho de AuNP y un segundo electrodo puede ser un contraelectrodo hecho de AuNP. Además, un tercer electrodo puede ser un electrodo de referencia hecho de Ag/AgCI. En dicho caso, la tercera estación de impresión 912 puede incluir tinta de AuNP para imprimir el primer y segundo electrodos y la segunda estación de impresión 910 puede incluir tinta de Ag/AgCl para imprimir el tercer electrodo. En otros ejemplos, la segunda y tercera estación de impresión 910, 912 se intercambian. En el ejemplo ilustrado, la segunda estación de impresión 910 es una impresora de serigrafía rotativa y la tercera estación de impresión 912 es una impresión de inyección de tinta. Sin embargo, en otros ejemplos, se pueden implementar otros tipos de procesos de impresión para imprimir Ios electrodos sobre el sustrato 906. Los electrodos pueden corresponder, por ejemplo, al primer, segundo y tercer electrodo 720, 722, 724 del dispositivo 700.In the illustrated example, the assembly 900 includes a second printing station 910 and a third printing station 912 for printing electrodes on the substrate 906. In the illustrated example, the second printing station 910 prints a first type of electrode (for example, having Ag / AgCl) on substrate 906, and the third print station 912 prints a second type of electrode (for example, having AuNP) on base substrate 906. In some examples, two or three electrodes are printed on substrate 906. For example, a first electrode can be a working electrode made of A or NP and a second electrode can be a counter electrode made of AuNP. Furthermore, a third electrode can be a reference electrode made of Ag / AgCI. In such a case, the third print station 912 may include AuNP ink to print the first and second electrodes and the second print station 910 may include Ag / AgCl ink to print the third electrode. In other examples, the second and third print stations 910, 912 are interchanged. In the illustrated example, the second print station 910 is a rotary screen printer and the third print station 912 is an inkjet print. However, in other examples, may implement other types of printing processes to print I will electrodes on the substrate 906. T he electrodes may correspond, for example, the first, second and third electrode 720, 722, 724 of the device 700 .
La tinta conductora para Ios electrodos se deposita sobre el sustrato 906 y se absorbe en el material del sustrato 906. Por tanto, en el ejemplo ilustrado, Ios electrodos están dispuestos al menos parcialmente dentro del material del sustrato 906. En algunos ejemplos, la segunda y tercera estación de impresión 910, 912 también imprimen rastros (por ejemplo, alambres, cables) y contactos sobre el sustrato 906. Los contactos se pueden usar para conectar el dispositivo de diagnóstico con un lector, de modo que el lector incluya clavijas o contactos que coincidan con Ios contactos del dispositivo. Por ejemplo, el dispositivo 700 de la FIG. 7 incluye el primer, segundo y tercer contacto 728, 732, 736, y el primer, segundo y tercer rastro 726, 730, 734.The conductive ink for the electrodes is deposited on the substrate 906 and absorbed into the material of the substrate 906. Thus, in the illustrated example, the electrodes are disposed at least partially within the material of the substrate 906. In some examples, the Second and third print stations 910, 912 also print traces (eg, wires, cables) and contacts on substrate 906. The contacts can be used to connect the diagnostic device with a reader, so that the reader includes pins or contacts that match the device's contacts. For example, device 700 of FIG. 7 includes the first, second, and third contacts 728, 732, 736, and the first, second, and third traces 726, 730, 734.
En algunos ejemplos, solo se imprime un electrodo sobre el sustrato 906. En otros ejemplos, se imprime más de un electrodo sobre el sustrato base 906. En algunos ejemplos, todos Ios electrodos están impresos sobre el sustrato 906 en la misma estación de impresión. En otros ejemplos, se usan múltiples estaciones de impresión para imprimir múltiples electrodos y/o producir electrodos con múltiples capas.In some examples, only one electrode is printed on the substrate 906. In other examples, more than one electrode is printed on the base substrate 906. In some examples, all the electrodes are printed on the substrate 906 at the same printing station. In other examples, multiple print stations are used to print multiple electrodes and / or produce multiple layer electrodes.
En el ejemplo ilustrado, el conjunto 900 incluye una estación de sinterización 914 para sinterizar uno o más de Ios electrodos. En general, la sinterización es un proceso para formar una masa sólida de material por calor y/o presión. El proceso de sinterización hace que Ios átomos del material se difundan a través de Ios límites de las partículas, fusionando las partículas y creando una pieza sólida. La estación de sinterización 914 puede incluir una fuente de calor y/o presión para sinterizar (por ejemplo, fusionar) el material de cada uno de Ios electrodos. La estación de sinterización 914 puede funcionar aplicando corriente alterna o corriente directa al/a Ios electrodo/s para inducir la coalescencia del material conductor.In the illustrated example, assembly 900 includes a sintering station 914 for sintering one or more of the electrodes. In general, sintering is a process to form a solid mass of material by heat and / or pressure. The sintering process causes the atoms of the material to diffuse through the limits of the particles, fusing the particles and creating a solid piece. Sintering station 914 may include a source of heat and / or pressure to sinter (eg, fuse) the material from each of the electrodes. Sintering station 914 can operate by applying alternating current or direct current to the electrode (s) to induce coalescence of the conductive material.
En el ejemplo ilustrado, el conjunto incluye una cuarta estación de impresión 916 para depositar uno o más reactivos en Ios electrodos o alrededor de Ios electrodos sobre el sustrato 906. En el ejemplo ilustrado, la cuarta estación de impresión 916 es una impresora de inyección de tinta. Además o como alternativa, se pueden implementar otros tipos de procesos de impresión para depositar uno o más reactivos encima del sustrato 906, tales como, por ejemplo, impresión flexográfica, serigrafía o deposición en matrices ranuradas.In the illustrated example, the assembly includes a fourth print station 916 for depositing one or more reagents on the electrodes or around the electrodes on the substrate 906. In the illustrated example, the fourth print station 916 is a inkjet printer. ink. In addition or alternatively, other types of printing processes may be implemented to deposit one or more reagents on top of substrate 906, such as, for example, flexographic printing, screen printing, or slot die deposition.
En algunos ejemplos, se deposita una capa de malla hidrófila (por ejemplo, se imprime) sobre el sustrato 906 en las áreas del canal (por ejemplo, el canal 742) y de la zona de detección (por ejemplo, la zona de detección 740) para aumentar la capacidad de la muestra para ser captada a través del sustrato 906. En el ejemplo ilustrado, el conjunto 900 incluye una quinta estación 918 de impresión o de laminación de malla que deposita (por ejemplo, imprime y fija) una tinta hidrófila sobre el sustrato 906. La tinta hidrófila atraviesa o es absorbida por el material del sustrato 906 entre la barrera hidrófoba para crear el canal y la zona de detección. En algunos ejemplos, la estación 918 de laminación de malla incluye una impresora tal como, por ejemplo, una impresora de huecograbado, una impresora flexográfica, una impresora de serigrafía, una impresora de serigrafía rotativa y/o una impresora de chorro de tinta. In some examples, a hydrophilic mesh layer is deposited (eg, printed) on substrate 906 in the channel (eg, channel 742) and detection zone (eg, detection zone 740) areas ) to increase the ability of the sample to be captured through substrate 906. In the illustrated example, assembly 900 includes a fifth mesh printing or laminating station 918 that deposits (eg, prints and fixes) a hydrophilic ink on the substrate 906. The hydrophilic ink passes through or is absorbed by the substrate material 906 between the hydrophobic barrier to create the channel and the detection zone. In some examples, the mesh laminating station 918 includes a printer such as, for example, a gravure printer, a flexographic printer, a screen printer, a rotary screen printer, and / or an ink jet printer.
En el ejemplo ilustrado, una capa de sellado (por ejemplo, la capa de sellado 746 de la FIG. 7) se dispone sobre el sustrato 906 para sellar el canal y la zona de detección a fin de reducir la probabilidad de evaporación de la muestra y/o la contaminación. En el ejemplo ilustrado, el conjunto 900 incluye un tercer rodillo 920 que desenrolla un sustrato hidrófobo (por ejemplo, impermeable al fluido) 922. El sustrato hidrófobo 922 puede ser, por ejemplo, una hoja o un trozo de papel hidrófobo. El sustrato hidrófobo 922 se lamina sobre la parte superior del sustrato 906 para sellar el canal y la zona de detección del dispositivo. Como resultado, se crea una vía sustancialmente sellada al fluido en el sustrato 906 entre la barrera hidrófoba y la capa de sellado.In the illustrated example, a sealing layer (eg, sealing layer 746 of FIG. 7) is disposed over substrate 906 to seal the channel and detection zone to reduce the probability of sample evaporation. and / or contamination. In the illustrated example, assembly 900 includes a third roll 920 that unwinds a hydrophobic (eg, fluid impervious) substrate 922. Hydrophobic substrate 922 may be, for example, a hydrophobic sheet or piece of paper. Hydrophobic substrate 922 is laminated on top of substrate 906 to seal the channel and detection zone of the device. As a result, a substantially fluid-sealed pathway is created in substrate 906 between the hydrophobic barrier and the seal layer.
En el ejemplo ilustrado, el conjunto 900 incluye un láser 924 (por ejemplo, un láser de CO2, un láser excimer) para cortar el sustrato hidrófobo 922 en un patrón específico y/o crear puertos de entrada de muestra y/o reactivo en el sustrato hidrófobo 922. Por ejemplo, el láser 924 puede cambiar la hidrofobicidad del sustrato hidrófobo 924 en ciertas áreas para crear puertos de entrada de muestra y/o reactivo. El láser modifica la hidrofobicidad del sustrato hidrófobo 922 y aumenta la capacidad del sustrato hidrófobo 922 para absorber y/o captar fluidos (por ejemplo, muestras y/o reactivos). Cuando el sustrato hidrófobo 922 está acoplado a la parte superior del sustrato 906, el sustrato hidrófobo 922 forma un tapón impermeable a Ios fluidos sobre el dispositivo, y Ios puertos de entrada de muestra y/o reactivo permiten que las muestras y/o Ios reactivos se depositen en el dispositivo (por ejemplo, a través del sustrato hidrófobo 922). En algunos ejemplos, se puede modificar el grado de hidrofilia cambiando la extensión del procesamiento con láser del sustrato hidrófobo. De esta manera, se pueden crear estructuras de válvula para controlar el flujo de muestras y/o reactivo dentro y/o a través del dispositivo. En algunos ejemplos, el sustrato hidrófobo 906 se corta o se conforma en una forma que coincide con la del canal y la zona de detección, de modo que solo el canal y la zona de detección estén sellados. Como resultado, se puede usar menos material al formar la capa de sellado. In the illustrated example, the assembly 900 includes a laser 924 (e.g., a CO2 laser, an excimer laser) to cut the hydrophobic substrate 922 into a specific pattern and / or create sample and / or reagent entry ports in the hydrophobic substrate 922. For example, laser 924 can change the hydrophobicity of hydrophobic substrate 924 in certain areas to create sample and / or reagent entry ports. The laser modifies the hydrophobicity of the hydrophobic substrate 922 and increases the ability of the hydrophobic substrate 922 to absorb and / or capture fluids (eg, samples and / or reagents). When the hydrophobic substrate 922 is coupled to the top of the substrate 906, the hydrophobic substrate 922 forms a waterproof plug to I os fluids on the device, and I os input ports sample and / or reagent allow the samples and / or I reagents will be deposited on the device (for example, through the hydrophobic substrate 922). In some examples, the degree of hydrophilicity can be modified by changing the extent of laser processing of the hydrophobic substrate. In this way, valve structures can be created to control the flow of samples and / or reagent within and / or through the device. In some examples, the hydrophobic substrate 906 is cut or shaped into a shape that matches that of the channel and the detection zone, so that only the channel and the detection zone are sealed. As a result, less material can be used when forming the seal layer.
En algunos ejemplos, en lugar de usarse el sustrato hidrófobo 922, se Imprime una capa de tinta hidrófoba sobre el sustrato 906 para formar la capa de sellado. En algunos ejemplos, la tinta hidrófoba solo se imprime encima del canal y la zona de detección.In some examples, instead of using the hydrophobic substrate 922, a hydrophobic ink layer is printed on the substrate 906 to form the sealing layer. In some examples, the hydrophobic ink is only printed on top of the channel and detection zone.
En el ejemplo ilustrado, el conjunto 900 incluye una unidad de laminación 926 para acoplar el sustrato hidrófobo 922 a la parte superior del sustrato 906. La unidad de laminación 926 puede incluir una fuente de calor y/o presión para adherir los dos sustratos 906, 922 entre sí. En algunos ejemplos, se puede utilizar adhesivo (por ejemplo, un pegamento). En algunos ejemplos, se pueden usar varias hojas adicionales de papel impermeable para crear un dispositivo laminado de varias capas.In the illustrated example, the assembly 900 includes a lamination unit 926 for coupling the hydrophobic substrate 922 to the top of the substrate 906. The lamination unit 926 may include a source of heat and / or pressure to adhere the two substrates 906, 922 with each other . In some examples, adhesive (for example, a glue) can be used. In some examples, several additional sheets of waterproof paper can be used to create a multi-layer laminated device.
En algunos ejemplos, el sustrato 906 se corta en cubitos o se separa de otro modo en dispositivos individuales. El conjunto 900 ilustrativo incluye una estación de corte 928 que corta el sustrato 906 en los dispositivos individuales. En otros ejemplos, la estación de corte 926 crea un acanalado entre dos dispositivos. En dicho caso, los dispositivos se pueden separar más adelante y/o en una instalación diferente.In some examples, substrate 906 is diced or otherwise separated into individual devices. The illustrative assembly 900 includes a cutting station 928 that cuts the substrate 906 at the individual devices. In other examples, cutter station 926 creates a groove between two devices. In this case, the devices can be separated later and / or in a different installation.
El conjunto 900 del ejemplo ilustrado utiliza un procesamiento de carrete a carrete (R2R) (por ejemplo, procesamiento continuo alimentado por bobinas, proceso de rollo a rollo) donde el sustrato 906 se desenrolla del primer rodillo 902 y se enrolla sobre el segundo rodillo 904 en el extremo opuesto del proceso. El sustrato 906 del segundo rodillo 904 tiene una pluralidad de dispositivos de diagnóstico microfluídicos impresos en el sustrato 906. El dispositivo puede corresponder, por ejemplo, al dispositivo 700 de la FIG. 7.The set 900 in the illustrated example uses reel-to-reel (R2R) processing (e.g., continuous roll-fed processing, roll-to-roll process) where substrate 906 is unwound from first roll 902 and wound onto second roll 904 at the opposite end of the process. The substrate 906 of the second roll 904 has a plurality of microfluidic diagnostic devices printed on the substrate 906. The device may correspond, for example, to the device 700 of FIG. 7.
La FIG. 10 es un diagrama de bloques de un sistema de procesamiento 1000 ilustrativo para usar con un conjunto de fabricación de dispositivo de diagnóstico sobre sustrato tal como, por ejemplo, el conjunto 900 de la FIG. 9. El sistema de procesamiento 1000 ilustrativo incluye un controlador 1002, que controla el funcionamiento del conjunto 900 a través de componentes de controlador seleccionados.FIG. 10 is a block diagram of an illustrative processing system 1000 for use with a substrate diagnostic device build assembly such as, for example, assembly 900 of FIG. 9. Illustrative processing system 1000 includes a controller 1002, which controls the operation of assembly 900 through selected controller components.
Por ejemplo, el sistema de procesamiento 1000 ilustrativo incluye un controlador 1004 de rodillo, que controla uno o más de los rodillos (por ejemplo, al primer, segundo y/o tercer rodillo 902, 904, 920) del conjunto 900. En algunos ejemplos, el sistema de procesamiento 1000 incluye uno o más controladores 1004 de rodillo. En el ejemplo mostrado, el/los controlador/es 1004 rodillo están acoplados comunicativamente a rodillos 1006a-n. Los rodillos 1006a-n pueden corresponder a, por ejemplo, al primer, segundo y/o tercer rodillo 902, 904, 920 del conjunto 900 ilustrativo. En algunos ejemplos, se utilizan rodillos adicionales (por ejemplo, los rodillos de las estaciones de impresión individuales) en el conjunto, y el/los controlador/es 1004 de rodillo controlan los respectivos rodillos 1006an. EI/Ios controlador/es 1004 de rodillo controlan la rotación de los rodillos 1006a-n usando, por ejemplo, un motor, para regular una o más características operativas de Ios rodillos. Dichas características operativas pueden incluir la velocidad de rotación,, duración de la rotación, dirección de rotación, aceleración, etc. de Ios rodillos 1006a-n. Por ejemplo, la velocidad de rotación se puede usar para determinar el tiempo durante el que una parte del sustrato está expuesta a una o más estaciones de impresión (por ejemplo, una o más de las estaciones de impresión 908, 910, 912, 916). Por tanto, Ios controladores 1004 de rodillo controlan la velocidad a la que se procesan uno o más sustratos. También, un procesador 1008 ilustrativo opera el/los controlador/es 1004 de rodillo.For example, illustrative processing system 1000 includes a roller controller 1004, which controls one or more of the rollers (eg, the first, second, and / or third rollers 902, 904, 920) of set 900. In some examples , the processing system 1000 includes one or more roller controllers 1004. In the example shown, the roller controller (s) 1004 are communicatively coupled to rollers 1006a-n. Rollers 1006a-n may correspond to, for example, the first, second, and / or third rollers 902, 904, 920 of illustrative assembly 900. In some examples, additional rollers (eg, the rollers from individual print stations) are used in the assembly, and the roller controller (s) 1004 controls the respective rollers 1006an. EI / I I / controller 1004 is roll control rotation of the rollers 1006a-n using, for example, an engine, for regulating one or more operating characteristics I os rollers. Such operational characteristics may include the speed of rotation, duration of rotation, direction of rotation, acceleration, and so on. of the rollers 1006a-n. For example, the speed of rotation can be used to determine how long a portion of the substrate is exposed to one or more print stations (for example, one or more of print stations 908, 910, 912, 916). . Thus, roller controllers 1004 control the speed at which one or more substrates are processed. Also, an illustrative processor 1008 operates the roller controller (s) 1004.
El sistema de procesamiento 1000 ilustrativo incluye un controlador 1010 de impresora que controla una o más de las impresoras del conjunto 900. En algunos ejemplos, el sistema de procesamiento 1o0o ilustrativo incluye uno o más controladores 101o de impresora. En el ejemplo mostrado, el/los controlador/es 1010 de impresora están acoplados comunicativamente a impresoras 1012a-n. Las impresoras 1012a-n pueden corresponder, por ejemplo, a las impresoras 908, 91o, 912, 916 del conjunto 900 ilustrativo. EI/Ios controlador/es 1012a-n de impresora controlan, por ejemplo, el espesor, la anchura y/o el patrón del/de Ios electrodo/s, contacto/s, rastro/s, barrera hidrófila y/o reactivo/s aplicados al sustrato 906 por las estaciones de impresión 908, 91o, 912, 916. En Ios ejemplos donde la tinta (por ejemplo, la tinta conductora del/de Ios electrodo/s, la tinta hidrófoba de la barrera hidrófoba) se aplica mediante una impresora de serigrafía rotativa o impresora flexográfica, Ios controladores 1010 de impresora pueden controlar la presión de Ios rodillos asociados con las respectivas impresoras 908, 910 y, por tanto, afectar a la calidad de la tinta aplicada al sustrato. En algunos ejemplos, las impresoras 908, 91o, 912, 916 funcionan en conexión con Ios rodillos 902, 904, 92o. En dichos ejemplos, el/los controlador/es 1010 de impresora funcionan en asociación con el/los controlador/es 1004 de rodillo para definir, por ejemplo, una tasa a la que el/los electrodo/s, el/los reactivo/s, la barrera hidrófoba, etc. se depositan sobre el sustrato. En el ejemplo ilustrado, el procesador 1008 opera el/los controlador/es 1010 de impresora y, por tanto, las impresoras 1012a-n de acuerdo con un protocolo de aplicación de tinta conductora, tinta hidrófoba y/o tinta reactiva.Illustrative processing system 1000 includes a printer controller 1010 that controls one or more of the printers in array 900. In some examples, illustrative processing system 10 includes one or more printer or 101 controllers. In the example shown, the printer driver (s) 1010 are communicatively coupled to printers 1012a-n. Printers 1012a-n may correspond, for example, to printers 908, 91 or , 912, 916 of illustrative set 900. EI / I I / controller is 1012a-n printer control, for example, the thickness, width and / or pattern of the / R I electrode / s, contact / s, trace / s, hydrophilic barrier and / or reactive / s applied to the substrate 906 by the printing stations 908, 91o, 912, 916. In the examples where the ink (for example, the conductive ink of the electrode / s, the hydrophobic ink of the hydrophobic barrier) is applied by rotary screen printer or flexographic printer, I os printer driver 1010 can control the pressure of Ios rollers associated with the respective printers 908, 910 and thus affect the quality of ink applied to the substrate. In some examples, printers 908, 91, or 912, 916 operate in connection with rollers 902, 904, 92. In these examples, the printer controller (s) 1010 work in association with the roller controller (s) 1004 to define, for example, a rate at which the electrode (s), reagent (s) , the hydrophobic barrier, etc. settle on the substrate. In the illustrated example, processor 1008 operates printer controller (s) 1010, and thus printers 1012a-n, according to a conductive ink, hydrophobic ink, and / or reactive ink application protocol.
El sistema de procesamiento 1000 ilustrativo incluye un controlador 1014 de estación de sinterización que controla la estación de sinterización del conjunto 900 ilustrativo. En algunos ejemplos, el sistema de procesamiento 1000 incluye uno o más controladores 1014 de estación de sinterización. En el ejemplo ilustrado, el uno o más controladores 1014 de estación de sinterización están acoplados comunicativamente a una o más estaciones de sinterización 1016. La/s estación/es de sinterización 1016 pueden corresponder, por ejemplo, a la estación de sinterización 914 del conjunto 900 ilustrativo. EI/Ios controlador/es 1014 de la estación de sinterización pueden controlar, por ejemplo, la intensidad de la presión y/o del calor aplicados al sustrato, el tamaño de un área del sustrato expuesta a la presión y/o al calor, la duración de una exposición a la presión y/o al calor, etc. En el ejemplo ilustrado, el procesador 1008 opera el/los controlador/es 1014 de la estación de sinterización y, por tanto, la/s estación/es de sinterización 1016 de acuerdo con el protocolo de aplicación de tinta conductora y/o tinta dieléctrica. Illustrative processing system 1000 includes a sintering station controller 1014 that controls the sintering station of illustrative assembly 900. In some examples, the processing system 1000 includes one or more sintering station controllers 1014. In the illustrated example, the one or more sintering station controllers 1014 are communicatively coupled to one or more sintering stations 1016. The sintering station (s) 1016 may correspond, for example, to the sintering station 914 of the assembly. 900 illustrative. EI / Ios 1014 controller of the sintering station can control, for example, the intensity of the pressure and / or heat applied to the substrate, the size of an area of the substrate exposed to pressure and / or heat, duration of exposure to pressure and / or heat, etc. In the illustrated example, the processor 1008 operates the controller (s) 1014 of the sintering station and, therefore, the sintering station (s) 1016 according to the application protocol of conductive ink and / or dielectric ink. .
El sistema de procesamiento 1000 ilustrativo incluye un controlador 1018 de laminación de malla que controla la unidad de laminación de malla del conjunto 900 ilustrativo. En algunos ejemplos, el sistema de procesamiento 1000 incluye uno o más controladores 1018 de laminación de malla. En el ejemplo ilustrado, el uno o más controladores 1018 de laminación de malla están acoplados comunicativamente a una o más unidades de laminación 1020 de malla. Las unidades de laminación 1020 de malla pueden corresponder, por ejemplo, a la unidad de laminación 918 de malla del conjunto 900 ilustrativo. EI/Ios controlador/es 1018 de laminación de malla pueden controlar, por ejemplo, el espesor, la anchura y/o el patrón de la capa de tinta o malla hidrófila aplicada al sustrato 906 por la unidad de laminación 918 de malla. En algunos ejemplos, la unidad de laminación 1020 de malla se implementa como una impresora y se puede controlar, por ejemplo, por medio de controlador/es 1010 de impresora. En el ejemplo ilustrado, el procesador 1008 opera el/los controlador/es 1018 de laminación de malla y, por tanto, la/s unidad/es de laminación 1020 de malla de acuerdo con protocolo de aplicación de una capa de malla y/o tinta hidrófila.Illustrative processing system 1000 includes a mesh lamination controller 1018 that controls the mesh laminating unit of illustrative assembly 900. In some examples, the processing system 1000 includes one or more mesh lamination controllers 1018. In the illustrated example, the one or more mesh lamination controllers 1018 are communicatively coupled to one or more mesh lamination units 1020. The mesh rolling units 1020 may correspond, for example, to the mesh rolling unit 918 of the illustrative assembly 900. EI / I I / controller is 1,018 laminating mesh can control, for example, the thickness, width and / or pattern of the ink layer or mesh hydrophilic applied to the substrate 906 by the lamination unit 918 mesh. In some examples, the mesh laminating unit 1020 is implemented as a printer and can be controlled, for example, by means of printer controller / s 1010. In the illustrated example, the processor 1008 operates the mesh laminating controller (s) 1018 and, therefore, the mesh laminating unit (s) 1020 according to the application protocol of a mesh layer and / or hydrophilic ink.
El sistema de procesamiento 1000 ilustrativo incluye un controlador 1022 de láser. En algunos ejemplos, el sistema de procesamiento 1000 ilustrativo incluye uno o más controladores 1022 de láser. En el ejemplo mostrado, el uno o más controladores 1022 de láser están acoplados comunicativamente a uno o más láseres 1024 para controlar el/los láser/es 1024. EI/Ios láser/es 1024 pueden corresponder a, por ejemplo, el láser 924 del conjunto 900 ilustrativo. EI/Ios controladores de láser 1022 controlan, por ejemplo, la intensidad del/de Ios láser/es 1024, un tamaño del área superficial de irradiación con respecto al/a Ios sustrato/s, la profundidad a la que el/los láser/es 1024 penetra/n en un sustrato, una duración durante la que el/los láser/es 1024 penetran o no en el sustrato, y/o la medida en que el/los láser/es 1024 afecta/n o cambia/n la hidrofobicidad del sustrato (por ejemplo, el sustrato hidrófobo 922). En el ejemplo ilustrado, el procesador 1008 opera el/los controlador/es 1022 de láser y, por tanto, el/los láser/es 1024 de acuerdo con un protocolo de láser.Illustrative processing system 1000 includes a laser controller 1022. In some examples, the illustrative processing system 1000 includes one or more laser controllers 1022. In the example shown, the one or more laser controllers 1022 are communicatively coupled to one or more lasers 1024 to control the laser (s) 1024. The laser (s) 1024 may correspond to, for example, the laser 924 of the Illustrative 900 set. The 1022 laser controllers control, for example, the intensity of the laser (s) is 1024, a size of the irradiation surface area with respect to the substrate (s), the depth at which the laser (s) is 1024 / n penetrates a substrate, a duration during which the laser (s) 1024 penetrate or not the substrate, and / or the extent to which the laser (s) 1024 affects / does not change the hydrophobicity of the substrate (eg, hydrophobic substrate 922). In the illustrated example, processor 1008 operates the laser controller (s) 1022 and thus the laser (s) 1024 according to a laser protocol.
El sistema de procesamiento 1000 ilustrativo incluye un controlador 1026 de unidad de laminación. En algunos ejemplos, el sistema de procesamiento 1000 ilustrativo incluye uno o más controladores 1026 de unidad de laminación. En el ejemplo ilustrado, el uno o más controladores 1026 de unidad de laminación están acoplados comunicativamente a una o más unidades de laminación 1028 para controlar la/s unidad/es de laminación 1028. La/s unidad/es de laminación 1028 puede/n corresponder a, por ejemplo, la unidad de laminación 926 del conjunto 900 ilustrativo. EI/Ios controlador/es de la unidad de laminación l026 controlan, por ejemplo, la intensidad de la presión y/o del calor aplicados al/a Ios sustrato/s (por ejemplo, el sustrato hidrófobo 922 y el sustrato 906), el tamaño de un área del/de Ios sustrato/s expuesta a la presión y/o al calor, la duración de una exposición a la presión y/o al calor, una cantidad de adhesivo aplicado entre el/los sustrato/s, etc. En el ejemplo ilustrado, el procesador 1008 opera el/los controlador/es de laminación 1026 y, por tanto, la/s unidad/es de laminación 1028 de acuerdo con un protocolo de laminación.Illustrative processing system 1000 includes a lamination unit controller 1026. In some examples, illustrative processing system 1000 includes one or more lamination unit controllers 1026. In the illustrated example, the one or more lamination unit controllers 1026 are communicatively coupled to one or more lamination units 1028 to control the lamination unit (s) 1028. The lamination unit (s) 1028 can / are correspond to, for example, lamination unit 926 of illustrative assembly 900. The controller / s of the laminating unit 1026 control, for example, the intensity of the pressure and / or heat applied to the substrate / s (for example, the hydrophobic substrate 922 and the substrate 906), the size of an area of the substrate / s exposed to pressure and / or heat, the duration of an exposure to pressure and / or heat, an amount of adhesive applied between the substrate / s, etc. In the illustrated example, processor 1008 operates lamination controller (s) 1026 and thus lamination unit (s) 1028 in accordance with a lamination protocol.
El sistema de procesamiento 1000 ilustrativo incluye un controlador 1030 de estación de corte que controla una estación de corte 1032. En algunos ejemplos, el sistema de procesamiento 1000 ilustrativo incluye uno o más controladores 1030 de estación de corte. En el ejemplo mostrado, el uno o más controladores 1030 de estación de corte están acoplados comunicativamente a una o más estaciones de corte 1032. La/s estación/es de corte 1032 pueden corresponder a, por ejemplo, la estación de corte 928 del conjunto 900 ilustrativo. EI/Ios controladores de la estación de corte 1030 controlan, por ejemplo, el corte o la división del/de Ios sustratos (por ejemplo, en Ios dispositivos de diagnóstico sobre sustrato de papel individuales), un tamaño de las unidades diferenciadas en las que se cortan Ios sustratos, un espacio entre unidades diferenciadas formadas a partir de sustratos continuos, una velocidad operativa de un instrumento de corte, la retracción del instrumento de corte, etc. En el ejemplo ilustrado, el procesador 1008 opera el/los controlador/es 1030 de estación de corte y, por tanto, la/s estación/es de corte 1032 de acuerdo con un protocolo de corte del sustrato.Illustrative processing system 1000 includes a cutting station controller 1030 that controls a cutting station 1032. In some examples, illustrative processing system 1000 includes one or more cutting station controllers 1030. In the example shown, the one or more cutting station controllers 1030 are communicatively coupled to one or more cutting stations 1032. The cutting station (s) 1032 may correspond to, for example, the cutting station 928 of the array. 900 illustrative. EI / I I drivers cutting station 1030 control, for example, cutting or splitting the / Ios substrates (for example, in devices Ios Diagnostic substrate individual paper), a size of the discrete units in that the substrates are cut, a gap between discrete units formed from continuous substrates, an operating speed of a cutting instrument, the retraction of the cutting instrument, etc. In the illustrated example, processor 1008 operates the cutting station controller (s) 1030 and thus the cutting station (s) 1032 in accordance with a substrate cutting protocol.
El sistema de procesamiento 1000 ilustrativo incluye una base de datos 1034 que puede almacenar información relativa a, por ejemplo, el funcionamiento del sistema 1000 ilustrativo. La información puede incluir, por ejemplo, información sobre la longitud y las dimensiones de Ios sustratos (por ejemplo, el sustrato 906 y/o el sustrato hidrófobo 922) que se van a alimentar a través del conjunto 900; Ios materiales y patrones de Ios electrodos, Ios contactos, Ios rastros, las barreras hidrófobas, las capas de malla o tintas hidrófilas, las capas de sellado y/o Ios reactivos; las características rotacionales de Ios rodillos, tales como una velocidad y/o un diámetro; las propiedades del/de Ios material/es conductor/es, hidrófobo/s, hidrófilo/s, adhesivo/s y/u otro/s material/es que se aplicará/n a Ios sustratos, etc.Illustrative processing system 1000 includes a database 1034 that may store information regarding, for example, the operation of illustrative system 1000. The information may include, for example, information on the length and dimensions of substrates (eg, substrate 906 and / or hydrophobic substrate 922) to be fed through assembly 900; I I I materials and patterns will electrodes, contacts I I, I I traces, hydrophobic barriers, the mesh layers or inks hydrophilic, the sealing layers and / or I I reagents; the rotational characteristics of the rollers, such as a speed and / or a diameter; the properties of the material / s conductive, hydrophobic, hydrophilic / s, adhesive / s and / or other material / s to be applied to the substrates, etc.
El sistema de procesamiento 1000 ilustrativo incluye una interfaz de usuario tal como, por ejemplo, una interfaz gráfica de usuario (GUI, Graphical User Interface) 1036. Un operador o técnico interactúa con el sistema de procesamiento 1000 y, por tanto, el conjunto 900 ilustrativo a través de la interfaz 1036 para proporcionar, por ejemplo, comandos relacionados con el funcionamiento de Ios rodillos 1006a-n, tales como la velocidad, duración de la rotación, etc. de Ios rodillos; el/los patrón/es que se depositará/n a través de las impresoras 1012a-n; materiales y patrones de Ios electrodos, Ios contactos, Ios rastros, las capas hidrófilas, Ios canales hidrófilos, las capas de sellado y/o Ios reactivos; el tamaño de las unidades diferenciadas en las que se cortan Ios sustratos a través de la estación de corte 1032; etc. La interfaz 1036 también puede ser usada por el operador para obtener información relativa al estado de cualquier procesamiento del sustrato completado y/o en progreso, para verificar parámetros tales como velocidad y alineación, y/o para realizar calibraciones.Illustrative processing system 1000 includes a user interface such as, for example, a Graphical User Interface (GUI) 1036. An operator or technician interacts with processing system 1000 and thus assembly 900 illustrative via interface 1036 to provide, for example, commands related to the operation of rollers 1006a-n, such as speed, duration of rotation, etc. of the rollers; the pattern / s to be deposited through printers 1012a-n; materials and patterns of the electrodes, the contacts, the traces, the hydrophilic layers, the hydrophilic channels, the sealing layers and / or the reagents; the size of the discrete units into which the substrates are cut through the cutting station 1032; etc. Interface 1036 can also be used by the operator to obtain information regarding the status of any substrate processing completed and / or in progress, to verify parameters such as speed and alignment, and / or to perform calibrations.
En el ejemplo mostrado, Ios componentes 1004, 1008, 1010, 1014, 1018, 1022, 1026, 1030, 1034 del sistema de procesamiento están acoplados comunicativamente a otros componentes del sistema de procesamiento 1000 ilustrativo a través de enlaces de comunicación 1038. Los enlaces de comunicación 1038 pueden ser cualquier tipo de conexión alámbrica (por ejemplo, un bus de datos, una conexión USB, etc.) y/o cualquier tipo de comunicación inalámbrica (por ejemplo, radiofrecuencia, infrarrojos, etc.) usando cualquier protocolo de comunicación pasado, presente o futuro (por ejemplo, Bluetooth, USB 2.0, USB 3.0, etc.). También, Ios componentes del sistema 1000 ilustrativo pueden integrarse en un dispositivo o distribuirse en dos o más dispositivos.In the example shown, the components 1004, 1008, 1010, 1014, 1018, 1022, 1026, 1030, 1034 of the processing system are communicatively coupled to other components of the illustrative processing system 1000 through communication links 1038 . 1038 communication links can be any type of wired connection (for example, a data bus, a USB connection, etc.) and / or any type of wireless communication (for example, radio frequency, infrared, etc.) using any protocol of past, present, or future communication (for example, Bluetooth, USB 2.0, USB 3.0, etc.). Also, the components of the illustrative system 1000 can be integrated into one device or distributed across two or more devices.
La FIG. 11 ilustra otro dispositivo de diagnóstico 1100 sobre sustrato ilustrativo (por ejemplo, un dispositivo de detección sobre papel) que puede usarse para pruebas de IA o CC. Similar a Ios dispositivos 100 y 700 divulgados anteriormente, el dispositivo 1100 incluye una zona de detección, un canal y/o una capa de sellado. Sin embargo, en el dispositivo 1100, la zona de detección y el canal están definidos dentro de un canal grabado formado en una superficie superior de un sustrato hidrófobo.FIG. 11 illustrates another illustrative substrate diagnostic device 1100 (eg, a paper detection device) that can be used for AI or CC testing. Similar to previously disclosed devices 100 and 700, device 1100 includes a detection zone, channel, and / or sealing layer. However, in device 1100, the detection zone and channel are defined within an etched channel formed on an upper surface of a hydrophobic substrate.
En el ejemplo ilustrado de la FIG. 11, el dispositivo 1100 incluye un sustrato 1102. En el ejemplo ilustrado, el sustrato 1102 se implementa como un trozo (por ejemplo, una tira, una hoja, una parte, etc.) de papel hidrófobo. El sustrato de papel 1102 es impermeable a Ios fluidos y repele Ios fluidos o reduce sustancialmente la cantidad de fluido que es permeable al sustrato de papel 1102. En algunos ejemplos, el sustrato de papel 1102 está construido de material hidrófobo (por ejemplo, de árboles y/o productos químicos con propiedades hidrófobas). En otros ejemplos, el sustrato de papel 1102 es un trozo de papel convencional (por ejemplo, que tiene poros y fibras) y tiene un recubrimiento hidrófobo que evita que Ios fluidos penetren en la estructura porosa del sustrato de papel 1102.In the illustrated example of FIG. 11, device 1100 includes substrate 1102. In the illustrated example, substrate 1102 is implemented as a piece (eg, a strip, a sheet, a piece, etc.) of hydrophobic paper. Paper substrate 1102 is fluid impervious and repels fluids or substantially reduces the amount of fluid that is permeable to paper substrate 1102. In some examples, paper substrate 1102 is constructed of hydrophobic material (eg, from trees and / or chemicals with hydrophobic properties). In other examples, the paper substrate 1102 is a conventional piece of paper (eg, having pores and fibers) and has a hydrophobic coating that prevents fluids from penetrating the porous structure of the paper substrate 1102.
En el ejemplo ilustrado, el sustrato de papel 1102 tiene un primer extremo 1104, un segundo extremo 1106 opuesto al primer extremo 1104, un primer lado 1108, un segundo lado 1110 opuesto al primer lado 1108, una superficie superior 1112 y una superficie inferior 1114 opuesta a la superficie superior 1112. En el ejemplo ilustrado, el sustrato de papel 1102 tiene una forma sustancialmente rectangular. Sin embargo, en otros ejemplos, el sustrato de papel 1102 puede tener otra forma tal como, por ejemplo, un cuadrado, un triángulo, un círculo, una elipse, una forma irregular, etc.In the illustrated example, the paper substrate 1102 has a first end 1104, a second end 1106 opposite the first end 1104, a first side 1108, a second side 1110 opposite the first side 1108, a top surface 1112, and a bottom surface 1114 opposite top surface 1112. In the illustrated example, the paper substrate 1102 has a substantially rectangular shape. However, in other examples, the paper substrate 1102 may have another shape such as, for example, a square, a triangle, a circle, an ellipse, an irregular shape, etc.
En el ejemplo ilustrado, el sustrato de papel 1102 incluye un hueco o una escotadura 1116 formado dentro de la superficie superior 1112 del sustrato de papel 1102. El hueco 1116 define un área donde se puede disponer el canal y la zona de detección (que se divulga en detalle a continuación). De esta manera, el canal y la zona de detección están relativamente al ras de o incluso igualados con la superficie superior 1112 del sustrato de papel 1102. En algunos ejemplos, el hueco 1116 está grabado (por ejemplo, a través de un láser u otro medio adecuado) en la superficie superior 1112 del sustrato de papel 1102.In the illustrated example, the paper substrate 1102 includes a recess or recess 1116 formed within the upper surface 1112 of the paper substrate 1102. The recess 1116 defines an area where the channel and the detection zone (which are discloses in detail below). In this way, the channel and detection zone are relatively flush with or even flush with the upper surface 1112 of the paper substrate 1102. In some examples, the gap 1116 is etched (for example, via a laser or other suitable medium) on the top surface 1112 of the paper substrate 1102.
En el ejemplo ilustrado, el dispositivo 1100 incluye una zona de detección 1118 (por ejemplo, un área de prueba, una zona de reacción, etc.) que define una ubicación donde se realizará la prueba. La zona de detección 1118 tiene un sensor 1120 para detectar una reacción entre la muestra y uno o más reactivos, que luego se usa para medir la presencia, ausencia y/o concentración del analito diana en la muestra. En el ejemplo ilustrado, el sensor 1120 incluye un primer electrodo 1122 (por ejemplo, el electrodo de trabajo), un segundo electrodo 1124 (por ejemplo, un contraelectrodo, un electrodo de tierra) y un tercer electrodo 1126 (por ejemplo, un electrodo de referencia). El primer, segundo y tercer electrodo 1122, 1l24, 1126 pueden funcionar de manera similar al primer, segundo y tercer electrodo 120, 122, 124 del dispositivo 100 ilustrativo divulgado anteriormente. En el ejemplo ilustrado, sin embargo, al primer, el segundo y tercer electrodo 1122, 1124, 1126 se imprimen en el hueco 1l16 formado en la superficie superior 1112 del sustrato de papel 1102. Debido a que el sustrato de papel 1102 es hidrófobo, la tinta conductora del primer, segundo y tercer electrodo 1122, 1124, 1126 no penetran en el material del sustrato 1102. En algunos ejemplos, el uno o más de Ios electrodos 1122, 1124, 1126 están hechos de oro (Au), oro sobre cloruro de plata (AgCl), carbono (C) y/o plata/cloruro de plata (Ag/AgCl). El uno o más de Ios electrodos 1122, 1124, 1126 pueden imprimirse en el sustrato 1102 usando, por ejemplo, impresión en huecograbado, impresión flexográfica, serigrafía, serigrafía rotativa y/o impresión por chorro de tinta. En otros ejemplos, se pueden emplear otros tipos adecuados de procesos de impresión para imprimir la tinta conductora en el sustrato de papel 1102.In the illustrated example, device 1100 includes a detection zone 1118 (eg, a test area, a reaction zone, etc.) that defines a location where the test will be performed. The detection zone 1118 has a sensor 1120 to detect a reaction between the sample and one or more reagents, which is then used to measure the presence, absence, and / or concentration of the target analyte in the sample. In the illustrated example, sensor 1120 includes a first electrode 1122 (for example, the working electrode), a second electrode 1124 (for example, a counter electrode, a ground electrode), and a third electrode 1126 (for example, a ground electrode). reference). The first, second, and third electrodes 1122, 1124, 1126 may function similarly to the first, second, and third electrodes 120, 122, 124 of the illustrative device 100 disclosed above. In the illustrated example, however, the first, second, and third electrodes 1122, 1124, 1126 are imprinted in the gap 1116 formed in the upper surface 1112 of the paper substrate 1102. Because the paper substrate 1102 is hydrophobic, the conductive ink of the first, second and third electrodes 1122, 1124, 1126 does not penetrate the substrate material 1102. In some examples, the one or more of the electrodes 1122, 1124, 1126 are made of gold (Au), gold on silver chloride (AgCl), carbon (C) and / or silver / silver chloride (Ag / AgCl). The one or more of the electrodes 1122, 1124, 1126 can be printed on the substrate 1102 using, for example, gravure printing, flexographic printing, screen printing, rotary screen printing and / or ink jet printing. In other examples, other suitable types of printing processes may be employed to print the conductive ink on the 1102 paper substrate.
En el ejemplo ilustrado, el dispositivo 1100 incluye un primer rastro 1128 que conecta eléctricamente el primer electrodo l l22 a un primer contacto 1130, un segundo rastro 1132 que conecta eléctricamente el segundo electrodo 1124 a un segundo contacto 1134, y un tercer rastro 1136 que conecta eléctricamente el tercer electrodo 1126 a un tercer contacto 1138. El dispositivo 1100 puede ser usado por un lector eléctrico (por ejemplo, el lector 400), y Ios contactos 1130, 1134, 1138 permiten al lector comunicarse eléctricamente con Ios electrodos 1122, 1124, 1126 y detectar la señal eléctrica, incluyendo Ios cambios en, por ejemplo, amperios, voltios y/o resistencia. In the illustrated example, the device 1100 includes a first trace 1128 that electrically connects the first electrode 1222 to a first contact 1130, a second trace 1132 that electrically connects the second electrode 1124 to a second contact 1134, and a third trace 1136 that electrically connects the third electrode 1126 to a third contact 1138. The device 1100 can be used by an electrical reader (for example, the reader 400), and the contacts 1130, 1134, 1138 allow the reader to communicate electrically with the electrodes 1122, 1124, 1126 and detecting the electrical signal, including I will change, for example, amps, volts and / or resistance.
Para permitir que una muestra entre en contacto con el sensor 1120 durante la reacción, la zona de detección 1118 del ejemplo ilustrado incluye una capa de suspensión de material 1140 (por ejemplo, tinta hidrófila) que está dispuesta dentro del hueco 1116 y sobre el sensor 1120 y/o el área que rodea el sensor 1120. La capa 1140 facilita el transporte de una muestra de fluido. La suspensión de material o tinta hidrófila puede ser similar a la tinta hidrófila divulgada para la capa 138 del dispositivo 100 y puede depositarse usando el proceso de impresión divulgado anteriormente.To allow a sample to contact sensor 1120 during the reaction, detection zone 1118 of the illustrated example includes a suspending layer of material 1140 (eg, hydrophilic ink) that is disposed within gap 1116 and on top of the sensor. 1120 and / or the area surrounding sensor 1120. Layer 1140 facilitates the transport of a fluid sample. The hydrophilic ink or material suspension may be similar to the disclosed hydrophilic ink for layer 138 of device 100 and may be deposited using the previously disclosed printing process.
Para transferir o mover una muestra de fluido a la zona de detección 1118, el dispositivo 1100 ilustrativo incluye un canal 1142 de la suspensión de material o tinta hidrófila (por ejemplo, sílice, material poroso). En el ejemplo ilustrado, la tinta hidrófila está dispuesta dentro del hueco 1116. De esta manera, La tinta hidrófila del canal 1142 capta la muestra de fluido por acción capilar desde un extremo del canal 1142 hasta el otro extremo del canal 1142. Específicamente, en el ejemplo ilustrado, el canal 1142 incluye un área de depósito de muestras o un primer extremo 1l44 (por ejemplo, una entrada), una sección intermedia 1l46 y un segundo extremo 1148 (por ejemplo, una salida). El segundo extremo 1148 está en contacto con la capa 140 de tinta hidrófila de la zona de detección 1118. La suspensión de material o tinta hidrófila puede ser similar a la tinta hidrófila divulgada para el canal 140 del dispositivo 100 y puede depositarse usando el proceso de impresión divulgado anteriormente.To transfer or move a fluid sample to detection zone 1118, illustrative device 1100 includes a channel 1142 of the suspension of hydrophilic material or ink (eg, silica, porous material). In the illustrated example, the hydrophilic ink is disposed within the gap 1116. In this way, the hydrophilic ink in channel 1142 captures the fluid sample by capillary action from one end of channel 1142 to the other end of channel 1142. Specifically, in In the illustrated example, channel 1142 includes a sample deposit area or a first end 1l44 (eg, an inlet), an intermediate section 1146, and a second end 1148 (eg, an outlet). Second end 1148 is in contact with hydrophilic ink layer 140 of detection zone 1118. The hydrophilic ink or material suspension may be similar to the hydrophilic ink disclosed for channel 140 of device 100 and can be deposited using the process of print previously disclosed.
La FIG. 12 es una vista en sección transversal del dispositivo 1100 tomada a lo largo de la línea E-E de la FIG. 11. En el ejemplo ilustrado, el hueco 1116 se forma en la superficie superior 1112 del sustrato de papel 1102. El hueco 1116 puede tener cualquier forma o patrón que defina la geometría del canal y la zona de detección impresa en el mismo. En el ejemplo ilustrado, la tinta hidrófila del canal 1142 se imprime en el hueco 1116 de modo que la parte superior del canal 1142 esté sustancialmente al ras de o incluso igualada con la superficie superior 1112 del sustrato de papel 1102. En otros ejemplos, el canal 1142 se extiende por encima o más allá de la superficie superior 1112 del sustrato de papel 1102.FIG. 12 is a cross-sectional view of device 1100 taken along line EE of FIG. 11. In the illustrated example, the gap 1116 is formed in the upper surface 1112 of the paper substrate 1102. The gap 1116 can have any shape or pattern that defines the geometry of the channel and the detection zone printed thereon. In the illustrated example, the hydrophilic ink from channel 1142 is printed in gap 1116 so that the top of channel 1142 is substantially flush with or even flush with the top surface 1112 of paper substrate 1102. In other examples, the Channel 1142 extends above or beyond the top surface 1112 of the paper substrate 1102.
En algunos ejemplos, se imprimen uno o más reactivos en el hueco 1116 y/o sobre uno o más de los electrodos 1122, 1124, 1126 antes de la tinta hidrófila. A medida que la muestra es captada a través del canal 1142 y entra en la capa 1140 de la zona de detección 1118, la muestra interactúa con el/los reactivo/s y la interacción biomolecular puede ser detectada por los electrodos 1122, 1124, 1126. EI/Ios reactivo/s pueden imprimirse usando, por ejemplo, impresión de inyección de tinta en línea o impresión de alto rendimiento tal como, por ejemplo, impresión flexográfica, serigrafía o deposición en matrices ranuradas. En algunos ejemplos, el/los reactivo/s pueden embeberse en un hidrogel u otro/s polímero/s e imprimirse como una suspensión que luego se cura (por ejemplo, a través de luz ultravioleta o electropolimerización). En algunos ejemplos, se emplea una pluralidad de electrodos para realizar diferentes tipos de ensayos y Ios electrodos pueden funcionalizarse con diferentes reactivos de unión para detectar una pluralidad de analitos.In some examples, one or more reagents are printed in the gap 1116 and / or on one or more of the electrodes 1122, 1124, 1126 before the hydrophilic ink. As the sample is captured through channel 1142 and enters layer 1140 of detection zone 1118, the sample interacts with the reagent (s) and the biomolecular interaction can be detected by electrodes 1122, 1124, 1126. The reagent (s) can be printed using, for example, in-line inkjet printing or high performance printing such as, for example, flexographic printing, screen printing or slot die deposition. In some examples, the reagent (s) can be embedded in a hydrogel or other polymer (s) printed as a suspension which is then cured (eg, via ultraviolet light or electropolymerization). In some examples, a plurality of electrodes are used to perform different types of assays and the electrodes can be functionalized with different binding reagents to detect a plurality of analytes.
En algunos ejemplos, se imprime una capa de sellado 1150 encima del canal 1142 y la zona de detección 1118 para evitar la evaporación de la muestra y/o reducir el riesgo de contaminación. La capa de sellado 1150 crea una superficie impermeable a Ios fluidos (o hidrófoba) sobre la parte superior de la tinta hidrófila del canal 1142 y la capa 1140 de la zona de detección 1118. En algunos ejemplos, la capa de sellado 1150 no está dispuesta encima de la entrada 1144 del canal 1142, para que la muestra de fluido pueda depositarse en la entrada 1144 del canal 1142. En otros ejemplos, todo el canal 1142 está cubierto con la capa de sellado 1150, y se puede definir una abertura o un orificio en la capa de sellado para permitir que la muestra de fluido entre en contacto con el sustrato 1102 en la entrada 1144 del canal 1142.In some examples, a sealing layer 1150 is printed on top of channel 1142 and detection zone 1118 to prevent evaporation of the sample and / or reduce the risk of contamination. Seal layer 1150 creates a fluid impermeable (or hydrophobic) surface on top of the hydrophilic ink in channel 1142 and detection zone layer 1140 1118. In some examples, seal layer 1150 is not arranged above the inlet 1144 of the channel 1142, so that the fluid sample can be deposited at the inlet 1144 of the channel 1142. In other examples, the entire channel 1142 is covered with the sealing layer 1150, and an opening or a hole in seal layer to allow fluid sample to contact substrate 1102 at inlet 1144 of channel 1142.
El dispositivo 1100 ilustrativo que se ilustra en la FIG. 11 puede crearse usando un conjunto similar al conjunto 500 ilustrativo divulgado anteriormente. Se puede incluir una etapa de grabado adicional en el conjunto para formar el hueco en el sustrato antes del/de Ios proceso/s de impresión.The illustrative device 1100 illustrated in FIG. 11 can be created using an assembly similar to the illustrative assembly 500 disclosed above. It can further include a step of etching in the set to form the hole in the substrate before the / R process I / s printing.
Aunque en las FIG. 6 y 10, se ilustra una forma ilustrativa de implementar el conjunto 500 y/o el conjunto 900 de las FIG. 5 y 9, uno o más de Ios elementos, procesos y/o dispositivos ilustrados en las FIG. 6 y 10 pueden combinarse, dividirse, reorganizarse, omitirse, eliminarse y/o implementarse de cualquier otra manera. Además, Ios controladores 602, 1002 ilustrativos, el/los controlador/es 604, 1004 de rodillo, el procesador 608, 1008 ilustrativo, el/los controlador/es 610, 1010 de impresora ilustrativo/s, el/los controlador/es 1014 de estación de sinterización ilustrativo/s, el/los controlador/es 1018 de laminación de malla ilustrativo/s, el/los controlador/es 1022 de láser ilustrativo/s, el/los controlador/es 614, 1030 de estación de corte ilustrativo/s, las bases de datos 618, 1034 ilustrativas y/o, más generalmente, Ios sistemas de procesamiento 600 y 1000 ilustrativos de las FIG. 6 y 10 pueden implementarse por hardware, software, firmware y/o cualquier combinación de hardware, software y/o firmware. Por tanto, por ejemplo, cualquiera de Ios controladores 602, 1002 ilustrativos, el/los controlador/es 604, 1004 de rodillo, el procesador 608, 1008 ilustrativo, el/los controlador/es 610, 1010 de impresora ilustrativo/s, el/los controlador/es 1014 de estación de sinterización ilustrativo/s, el/los controlador/es 1018 de laminación de malla ilustrativo/s, el/los controlador/es 1022 de láser ilustrativo/s, el/los controlador/es 614, 1030 de estación de corte ilustrativo/s, las bases de datos 618, 1034 ilustrativas y/o, más generalmente, Ios sistemas de procesamiento 600 y 1000 ilustrativos de las FIG. 6 y 10 podrían implementarse mediante uno o más circuitos analógicos o digitales, circuitos lógicos, procesador/es programable/s, circuito/s integrado/s específico/s de la aplicación (ASIC, Application Specific Integrated Circuit), dispositivo/s lógico/s programable/s (PLD, Prngrammable Logic Device) y/o dispositivo/s lógico/s programable/s en campo (FPLD, Field Programmable Logic Device). Al leer cualquiera de las reivindicaciones del aparato o sistema de la presente patente para cubrir una implementación puramente de software y/o firmware, al menos uno de los controladores 602, 1002 ilustrativos, el/los controlador/es 604, 1004 de rodillo, el procesador 608, 1008 ilustrativo, el/los controlador/es 610, 1010 de impresora ilustrativo/s, el/los controlador/es 10l4 de estación de sinterización ilustrativo/s, el/los controlador/es de laminación 1018 de malla ilustrativo/s, el/los controlador/es 1022 de láser ilustrativo/s, el/los controlador/es 614, 1030 de estación de corte ilustrativo/s y/o las bases de datos ilustrativa/s 618, 1034 se definen expresamente para incluir un dispositivo de almacenamiento o disco de almacenamiento tangible legible por ordenador tal como una memoria, un disco digital versátil (DVD, Digital Versatile Disk), un disco compacto (CD, Compact Disk), un disco Blu-ray, etc. que almacenan el software y/o firmware. Además, los sistemas de procesamiento 600 y 1000 ilustrativos de las FIG. 6 y 10 pueden incluir uno o más elementos, procesos y/o dispositivos además de, o en lugar de, los ilustrados en las FIG. 6 y 10 y/o pueden incluir más de uno cualquiera o todos los elementos procesos y dispositivos ilustrados.Although in FIGS. 6 and 10, an illustrative way of implementing assembly 500 and / or assembly 900 of FIGS. 5 and 9, one or more of the elements, processes and / or devices illustrated in FIGS. 6 and 10 can be combined, divided, rearranged, omitted, deleted, and / or implemented in any other way. In addition, illustrative controller (s) 602, 1002, roller controller (s) 604, 1004, illustrative processor 608, 1008, illustrative printer controller (s) 610, 1010, and 1014 controller (s) illustrative sintering station controller (s), illustrative mesh rolling controller (s) 1018, illustrative laser controller (s) 1022, illustrative cutting station controller (s) 614, 1030 / s, the illustrative databases 618, 1034 and / or, more generally, the illustrative processing systems 600 and 1000 of FIGS. 6 and 10 can be implemented by hardware, software, firmware, and / or any combination of hardware, software, and / or firmware. Thus, for example, any of R os controllers 602, 1002 illustrative, the / the controller / is 604, 1004 roll, the processor 608, 1008 illustrate, the / the controller / is 610, 1010 illustratively / s printer, the 1014 illustrative sintering station controller (s), the 1018 illustrative mesh rolling controller (s), the 1022 illustrative laser controller (s), the 614 controller (s) Illustrative cutting station 1030 / s, illustrative databases 618, 1034 and / or, more generally, the illustrative processing systems 600 and 1000 of FIGS. 6 and 10 could be implemented by means of one or more analog or digital circuits, logic circuits, programmable processor (s), Application Specific Integrated Circuit (s) (ASIC), logic device (s) / Programmable s (PLD, Programmable Logic Device) and / or logic device / s programmable / s in the field (FPLD, Field Programmable Logic Device). When reading any of the apparatus or system claims of the present patent to cover a purely software and / or firmware implementation, at least one of the illustrative controllers 602, 1002, the roller controller (s) 604, 1004, the illustrative processor 608, 1008, illustrative printer controller (s) 610, 1010, illustrative sintering station controller (s) 10l4, illustrative mesh lamination controller (s) 1018 , the illustrative laser controller (s) 1022, the illustrative cutting station controller (s) 614, 1030, and / or the illustrative databases 618, 1034 are expressly defined to include a computer-readable tangible storage or storage disk such as a memory, a digital versatile disk (DVD, Digital Versatile Disk), a compact disk (CD, Compact Disk), a Blu-ray disc, etc. that store the software and / or firmware. In addition, the illustrative processing systems 600 and 1000 of FIGS. 6 and 10 may include one or more elements, processes and / or devices in addition to, or instead of, those illustrated in FIGS. 6 and 10 and / or may include more than any one or all of the illustrated process elements and devices.
En las Fig. 13 y 14, se muestran diagramas de flujo representativos de instrucciones legibles por máquina ilustrativas para implementar los sistemas de procesamiento 600 y 1000 ilustrativos de las FIG. 6 y 10. En este ejemplo, las instrucciones legibles por máquina comprenden un programa para SU ejecución por un procesador tal como el procesador 1512 mostrado en la plataforma de procesador 1500 ilustrativa descrita más adelante en conexión con la FIG. 15. El programa puede estar incorporado en un software almacenado en un medio tangible de almacenamiento legible por ordenador tal como un CD-ROM, un disquete, un disco duro, un disco digital versátil (DVD), un disco Bluray o una memoria asociada con el procesador 1512, pero todo el programa y/o partes del mismo podrían ser ejecutados alternativamente por un dispositivo que no fuera el procesador 1512 y/o incorporado en firmware o hardware dedicado. Además, aunque el programa ilustrativo se describe con referencia al diagrama de flujo ilustrado en las FIG. 13 y 14, como alternativa, se pueden usar muchos otros métodos para implementar los sistemas de procesamiento 600 y 1000 ilustrativos de las FIG. 6 y 10. Por ejemplo, el orden de ejecución de los bloques puede modificarse y/o algunos de los bloques descritos pueden modificarse, eliminarse o combinarse.In FIGS. 13 and 14, representative flowcharts of illustrative machine-readable instructions are shown for implementing the illustrative processing systems 600 and 1000 of FIGS. 6 and 10. In this example, the machine-readable instructions comprise a program for ITS execution by a processor such as processor 1512 shown in the illustrative processor platform 1500 described below in connection with FIG. 15. The program may be incorporated into software stored on a tangible, computer-readable storage medium such as a CD-ROM, floppy disk, hard disk, digital versatile disk (DVD), Bluray disk, or memory associated with processor 1512, but the entire program and / or parts of it could alternatively be executed by a device other than processor 1512 and / or embedded in dedicated firmware or hardware. Furthermore, although the illustrative program is described with reference to the flow diagram illustrated in FIGS. 13 and 14, alternatively, many other methods can be used to implement the illustrative processing systems 600 and 1000 of FIGS. 6 and 10. For example, the order of execution of the blocks can be modified and / or some of the described blocks can be modified, deleted or combined.
Como se ha mencionado anteriormente, los procesos ilustrativos de las FIG. 13 y 14 pueden implementarse usando instrucciones codificadas (por ejemplo, instrucciones legibles por ordenador y/o máquina) almacenadas en un medio tangible de almacenamiento legible por ordenador, tal como una unidad de disco duro, una memoria flash, una memoria de solo lectura (ROM, Read-Only Memory), un disco compacto (CD, Compact Disk), un disco digital versátil (DVD), una memoria caché, una memoria de acceso aleatorio (RAM, Random-Access Memory) y/o cualquier otro dispositivo de almacenamiento o disco de almacenamiento donde la información se almacena con cualquier duración (por ejemplo, durante largos períodos de tiempo, permanentemente, durante breves instancias, para almacenamiento temporal y/o almacenamiento en caché de la información). Como se usa en el presente documento, la expresión medio de almacenamiento tangible legible por ordenador se define expresamente que incluye cualquier tipo de dispositivo de almacenamiento legible por ordenador y/o disco de almacenamiento y que excluye señales de propagación y que excluye medios de transmisión. Como se usa en el presente documento, "medio de almacenamiento tangible legible por ordenador" y "medio de almacenamiento tangible legible por máquina" se usan indistintamente. Además o como alternativa, los procesos ilustrativos de las FIG. 13 y 14 pueden implementarse usando instrucciones codificadas (por ejemplo, instrucciones legibles por ordenador y/o máquina) almacenadas en un ordenador no transitorio y/o un medio legible por máquina, tal como una unidad de disco duro, una memoria flash, una memoria de solo lectura, un disco compacto, un disco digital versátil, una memoria caché, una memoria de acceso aleatorio y/o cualquier otro dispositivo de almacenamiento o disco de almacenamiento donde la información se almacena con cualquier duración (por ejemplo, durante largos períodos de tiempo, permanentemente, durante breves instancias, para almacenamiento temporal y/o almacenamiento en caché de la información). Como se usa en el presente documento, la expresión medio legible por ordenador no transitorio se define expresamente que incluye cualquier tipo de dispositivo de almacenamiento legible por ordenador y/o disco de almacenamiento y que excluye señales de propagación y que excluye medios de transmisión. Como se usa en el presente documento, cuando la expresión "al menos" se usa como expresión de transición en un preámbulo de una reivindicación, es abierta de la misma manera que la expresión "que comprende" es abierta.As mentioned above, the illustrative processes of FIGS. 13 and 14 can be implemented using encoded instructions (for example, computer-readable and / or machine-readable instructions) stored on a tangible computer-readable storage medium, such as a hard disk drive, a flash memory, a read-only memory ( ROM, Read-Only Memory), a compact disk (CD, Compact Disk), a versatile digital disk (DVD), a cache memory, a random access memory (RAM, Random-Access Memory) and / or any other storage device. storage or storage disk where information is stored for any duration (for example, for long periods of time, permanently, for short instances, for temporary storage and / or caching of information). As used herein, the term "computer-readable tangible storage medium" is expressly defined to include any type of computer-readable storage device and / or storage disk and to exclude propagation signals and to exclude transmission media. As used herein, "tangible computer-readable storage medium" and "tangible machine-readable storage medium" are used interchangeably. In addition or alternatively, the illustrative processes of FIGS. 13 and 14 can be implemented using encoded instructions (eg computer and / or machine readable instructions) stored on a non-transient computer and / or machine readable medium, such as a hard disk drive, flash memory, memory read-only, compact disc, digital versatile disc, cache memory, random access memory and / or any other storage device or storage disc where information is stored for any duration (for example, for long periods of time). time, permanently, for brief instances, for temporary storage and / or caching of information). As used herein, the term "non-transient computer-readable medium" is expressly defined to include any type of computer-readable storage device and / or storage disk and to exclude propagation signals and to exclude transmission media. As used herein, when the term "at least" is used as a transitional term in a preamble to a claim, it is open in the same way that the term "comprising" is open.
La FIG. 13 representa un diagrama de flujo ilustrativo representativo de un método ilustrativo 1300 para crear un dispositivo de diagnóstico sobre sustrato tal como, por ejemplo, el dispositivo 100 y/o el dispositivo 1100, usando, por ejemplo, el conjunto 500 ilustrado en la FIG. 5 e implementado/controlado por el sistema de procesamiento 600 ilustrado en la FIG. 6. El método 1300 ilustrativo incluye desenrollar un sustrato base (bloque i 302). En el ejemplo ilustrado, el sustrato base es una hoja de papel hidrófoba (por ejemplo, impermeable a los fluidos, resistente a los fluidos) (por ejemplo, una hoja continua de papel). En algunos ejemplos, el sustrato base está fabricado con pulpa de árbol y/o productos químicos que producen papel hidrófobo. En otros ejemplos, el sustrato base puede ser una hoja de papel tradicional que ha sido recubierta o tratada con una capa o un recubrimiento hidrófobo (por ejemplo, cera). La hoja de papel hidrófoba puede corresponder, por ejemplo, al sustrato de papel 102 del dispositivo lOo, al sustrato base 5O6 del conjunto 5OO y/o al sustrato de papel 1102 del dispositivo 11OO. El sustrato de papel 1O2, el sustrato base 5O6 y/o el sustrato de papel 1102 proporcionan una superficie de soporte para el/los sensor/es y la/s tinta/s hidrófila/s que se van a imprimir sobre el sustrato. El desenrollamiento del sustrato base se puede controlar, por ejemplo, por medio de controlador/es 6O4 de rodillo.FIG. 13 depicts a representative illustrative flow diagram of an illustrative method 1300 for creating a substrate diagnostic device such as, for example, device 100 and / or device 1100, using, for example, assembly 500 illustrated in FIG. 5 and implemented / controlled by the processing system 600 illustrated in FIG. 6. Illustrative method 1300 includes unwinding a base substrate (block i 302). In the illustrated example, the base substrate is a hydrophobic (eg, fluid impervious, fluid resistant) sheet of paper (eg, a web of paper). In some examples, the base substrate is made from tree pulp and / or chemicals that produce hydrophobic paper. In other examples, the base substrate can be a traditional paper sheet that has been coated or treated with a hydrophobic layer or coating (eg, wax). The hydrophobic paper sheet may correspond, for example, to the paper substrate 102 of the 10o device, the base substrate 5O6 of the 5OO set and / or the paper substrate 1102 of the 11OO device. The 1O2 paper substrate, the 5O6 base substrate and / or the 1102 paper substrate provide a support surface for the sensor (s) and hydrophilic ink (s) to be printed on the substrate. Unwinding of the base substrate can be controlled, for example, by means of roller controller / s 6O4.
En algunos ejemplos, el método 13OO incluye determinar si se creará un hueco o una escotadura sobre la superficie del sustrato base (bloque 1304). Un hueco o una escotadura proporciona un área donde se puede depositar un canal y/o una zona de detección (divulgada en detalle a continuación). Las paredes del hueco ayudan a conformar la forma del canal y/o de la zona de detección. Si se va a crear un hueco en el sustrato base, el método 1300 incluye grabar un hueco (bloque 1306). En algunos ejemplos, el hueco se graba usando un láser. Por ejemplo, el dispositivo 1100 incluye el hueco 1116 que forma o define un área donde están dispuestos el canal 1142 y la zona de detección 1118.In some examples, the 13OO method includes determining if a hole or notch will be created in the surface of the base substrate (block 1304). A recess or recess provides an area where a channel and / or detection zone can be deposited (disclosed in detail below). The walls of the gap help shape the shape of the channel and / or the detection zone. If a gap is to be created in the base substrate, method 1300 includes etching a gap (block 1306). In some examples, the hole is etched using a laser. For example, device 1100 includes gap 1116 that forms or defines an area where channel 1142 and detection zone 1118 are disposed.
El método ilustrativo 1300 incluye imprimir un electrodo de trabajo y un contraelectrodo sobre el sustrato base (bloque 1308). El electrodo de trabajo y el contraelectrodo forman un sensor eléctrico que puede usarse para determinar la presencia, ausencia y/o concentración de un analito diana en una muestra. Se pueden implementar diferentes técnicas eléctricas tales como las técnicas amperométricas, voltamétricas y/o potenciométricas. El electrodo de trabajo y el contraelectrodo pueden imprimirse sobre el sustrato base (por ejemplo, sobre la superficie superior del sustrato base o en un hueco sobre la superficie superior del sustrato base) a través de una impresora de serigrafía rotativa usando, por ejemplo, tintas conductoras (por ejemplo, metálicas). Por ejemplo, en el dispositivo 100 de la FIG. 1, el primer electrodo 120 y el segundo electrodo 122 están dispuestos sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. De manera similar, en el dispositivo 1100 de la f Ig . 11, el primer electrodo 1122 y el segundo electrodo 1l224 están dispuestos dentro del hueco 1116 en el sustrato de papel 1102. En el conjunto de procesamiento ilustrativo de la FIG. 5, los electrodos de trabajo y/o contraelectrodos están impresos sobre el sustrato base 506 en la primera y/o segunda estación de impresión 508, 510, que se implementan como impresoras de serigrafía rotativa. Las estaciones de impresión de electrodos pueden controlarse mediante, por ejemplo, el/los controlador/es 610 de impresora del sistema de procesamiento 600 ilustrado en la FIG. 6. En otros ejemplos, se pueden imprimir otros tipos de sensores en el sustrato base. Por ejemplo, algunos dispositivos pueden incluir un sensor óptico o magnético, y los componentes del mismo pueden depositarse sobre el sustrato base (o dentro de un hueco en el sustrato base).Illustrative method 1300 includes printing a working electrode and a counter electrode on the base substrate (block 1308). The working electrode and counter electrode form an electrical sensor that can be used to determine the presence, absence, and / or concentration of a target analyte in a sample. Different electrical techniques such as amperometric, voltammetric and / or potentiometric techniques can be implemented. The working electrode and the counter electrode can be printed on the base substrate (for example, on the upper surface of the base substrate or in a gap on the upper surface of the base substrate) through a rotary screen printer using, for example, inks conductive (for example, metallic). For example, in device 100 of FIG. 1, the first electrode 120 and the second electrode 122 are disposed on the upper surface 112 of the paper substrate 102. Similarly, in the device 1100 of f I g . 11, the first electrode 1122 and the second electrode 1224 are disposed within the gap 1116 in the paper substrate 1102. In the illustrative processing assembly of FIG. 5, the working electrodes and / or counter electrodes are printed on the base substrate 506 in the first and / or second printing stations 508, 510, which are implemented as rotary screen printers. The electrode printing stations may be controlled by, for example, the printer controller (s) 610 of the processing system 600 illustrated in FIG. 6. In other examples, other types of sensors can be printed on the base substrate. For example, some devices may include an optical or magnetic sensor, and the components thereof may be deposited on the base substrate (or within a gap in the base substrate).
El método ilustrativo 1300 incluye determinar si se va a utilizar un electrodo de referencia (bloque 1310). En algunos ejemplos, se usa un electrodo de referencia, y la diferencia entre el par de electrodo de trabajo/contraelectrodo y el par de electrodo de referencia/contraelectrodo se usa para determinar el cambio a través de los electrodos. La diferencia puede estar correlacionada con el cambio producido por la muestra y el reactivo y, por tanto, es indicativa de la presencia, ausencia y/o concentración del analito diana. Si se va a añadir un electrodo de referencia, el método ilustrativo 1300 incluye imprimir el electrodo de referencia (bloque 1312). En algunos ejemplos, la impresora de serigrafía rotativa imprime el electrodo de referencia sobre el sustrato base (o dentro de un hueco en el sustrato base). Por ejemplo, en el dispositivo 100 de la FIG. 1, el tercer electrodo 124 puede ser un electrodo de referencia. El tercer electrodo 124 está dispuesto sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. La diferencia entre el par del primer y segundo electrodo 120, 122 (por ejemplo, el par de electrodo de trabajo/contraelectrodo) se puede medir frente al par del segundo y tercer electrodo i 22, 124 (por ejemplo, el par de electrodo de referencia/contraelectrodo). De manera similar, en el dispositivo 1100 ilustrativo de la FIG. 11, el tercer electrodo 1126 puede ser un electrodo de referencia. En algunos ejemplos, la diferencia entre los dos pares de electrodos es indicativa de la presencia, ausencia y/o concentración del analito diana. En el conjunto 500 ilustrativo, la primera y/o segunda estación de impresión 508, 510 se utilizan para imprimir el electrodo de referencia sobre el sustrato base 506. En algunos ejemplos, el electrodo de trabajo y contraelectrodo pueden incluir un material diferente al electrodo de referencia. En dicho caso, una de entre la primera o segunda estación de impresión 508, 510 puede incluir una primera tinta conductora (por ejemplo, Au) para imprimir el electrodo de trabajo y contraelectrodo, y la otra de entre la primera o segunda estación de impresión 508, 510 puede incluir una segunda tinta conductora (por ejemplo, Ag/AgCl) para el electrodo de referencia. La impresión del electrodo de referencia se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los controlador/es 610 de impresora.Illustrative method 1300 includes determining if a reference electrode is to be used (block 1310). In some examples, a reference electrode is used, and the difference between the working electrode / counter electrode pair and the reference electrode / counter electrode pair is used to determine the change across the electrodes. The difference can be correlated with the change produced by the sample and the reagent and, therefore, is indicative of the presence, absence and / or concentration of the target analyte. If a reference electrode is to be added, illustrative method 1300 includes printing the reference electrode (block 1312). In some examples, the rotary screen printer prints the reference electrode onto the base substrate (or into a gap in the base substrate). For example, in device 100 of FIG. 1, the third electrode 124 may be a reference electrode. The third electrode 124 is disposed on the upper surface 112 of the paper substrate 102. The difference between the pair of the first and second electrodes 120, 122 (for example, the working / counter electrode pair) can be measured against the pair of the second and third electrodes i 22, 124 (eg, the reference electrode / counter electrode pair). Similarly, in illustrative device 1100 of FIG. 11, the third electrode 1126 may be a reference electrode. In some examples, the difference between the two pairs of electrodes is indicative of the presence, absence, and / or concentration of the target analyte. In illustrative assembly 500, the first and / or second print station 508, 510 are used to print the reference electrode onto the base substrate 506. In some examples, the working and counter electrode may include a different material than the reference electrode. reference. In such a case, one of the first or second printing station 508, 510 may include a first conductive ink (for example, A u ) for printing the working electrode and counter electrode, and the other of the first or second printing station Printing 508, 510 may include a second conductive ink (eg, Ag / AgCl) for the reference electrode. The printing of the reference electrode can be controlled by means of, for example, the printer controller (s) 610.
El método 1300 ilustrativo incluye imprimir un rastro y un contacto para cada uno de los electrodos (bloque 1314). En algunos ejemplos, se imprime un rastro (por ejemplo, un alambre o un cable) sobre el sustrato base (o dentro de un hueco en el sustrato base) entre uno de los electrodos y un contacto correspondiente. Los contactos se utilizan para acoplar eléctricamente los electrodos (que pueden estar cubiertos con tinta hidrófila y una capa de sellado) a un lector que puede detectar señales eléctricas, que incluyen, por ejemplo, señales indicativas de cambio/s en voltios, amperios y/o resistencia a través de los electrodos. En algunos ejemplos, los contactos de los electrodos están dispuestos cerca de un borde similar del sustrato base, de modo que el borde puede utilizarse con el lector que puede ponerse fácilmente en contacto con todos los contactos al mismo tiempo. Por ejemplo, el dispositivo 100 de la FIG. 1 incluye los rastros 126, 130, 134 y los contactos 128, 132, 136 para los respectivos electrodos 120, 122, 124. Los rastros 126, 130, 134 y los contactos 128, 132, 136 están dispuestos sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. En el ejemplo ilustrado de la FIG. 1, Ios contactos 128, 132, 136 están dispuestos a lo largo del segundo extremo 106 del sustrato de papel 102. Como se ilustra en la FIG. 4, el segundo extremo 106 puede entonces insertarse en el lector 400. De manera similar, el dispositivo 1100 ilustrativo incluye rastros 1128, 1132, 1136 y contactos 1130, 1134, 1138 para el primer, segundo y tercer electrodo 1122, 1124, 1126 respectivos. En el conjunto 500 ilustrativo, la primera y/o segunda estación de impresión 508, 510 se pueden utilizar para imprimir Io/s rastro/s y el/los contacto/s sobre el sustrato base 506 (o dentro de un hueco en el sustrato base 506). En algunos ejemplos, el/los rastro/s y el/los contacto/s se imprime/n durante la misma etapa de impresión que Ios electrodos. En otros ejemplos, se imprimen por separado. La impresión del/de Ios rastro/s y contacto/s se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los controlador/es 610 de impresora. Illustrative method 1300 includes printing a trace and a contact for each of the electrodes (block 1314). In some examples, a trace (eg, a wire or cable) is printed on the base substrate ( or into a gap in the base substrate) between one of the electrodes and a corresponding contact. The contacts are used to electrically couple the electrodes (which may be covered with hydrophilic ink and a sealing layer) to a reader that can detect electrical signals, including, for example, signals indicative of change / s in volts, amps, and / or or resistance across the electrodes. In some examples, the electrode contacts are arranged near a similar edge of the base substrate, so that the edge can be used with the reader that can easily contact all of the contacts at the same time. For example, device 100 of FIG. 1 includes traces 126, 130, 134 and contacts 128, 132, 136 to the respective electrodes 120, 122, 124. T he traces 126, 130, 134 and contacts 128, 132, 136 are disposed on the upper surface 112 of the paper substrate 102. In the illustrated example of FIG. 1, contacts 128, 132, 136 are disposed along the second end 106 of paper substrate 102. As illustrated in FIG. 4, the second end 106 can then be inserted into the reader 400. Similarly, the illustrative device 1100 includes traces 1128, 1132, 1136 and contacts 1130, 1134, 1138 for the respective first, second, and third electrodes 1122, 1124, 1126. . In illustrative assembly 500, the first and / or second print stations 508, 510 can be used to print trace I or / s and the contact (s) onto the base substrate 506 (or into a gap in the substrate base 506). In some examples, the trace (s) and the contact (s) are printed during the same printing stage as the electrodes. In other examples, they are printed separately. Printing of the trace (s) and contact (s) can be controlled by means of, for example, the printer driver (s) 610.
El método 1300 ilustrativo incluye determinar si uno o más reactivos se incluirán con el dispositivo (bloque 1316). Por ejemplo, con las pruebas de IA y CC, normalmente, se usan uno o más reactivos para reaccionar con la muestra. Si se va a usar un reactivo, el método 1300 ilustrativo incluye la adición del reactivo (bloque 1318). En algunos ejemplos, se pueden imprimir uno o más reactivos en el electrodo de trabajo como tinta reactiva. Además o como alternativa, se pueden imprimir uno o más reactivos alrededor de los electrodos y/o a lo largo del área donde se va a imprimir el canal de tinta hidrófila. Por ejemplo, en el dispositivo 100 ilustrativo de las FIG. 1 y 2A-2F, el reactivo 200 se imprime encima del primer electrodo 120. Cuando la muestra entra en contacto con el primer electrodo 120, la muestra interactúa con el reactivo. En el conjunto ilustrativo 500 de la FIG. 5, se imprime un reactivo sobre el sustrato base 506 en la tercera estación de impresión 512. En algunos ejemplos, la tercera estación de impresión 512 se implementa como una impresora de inyección de tinta. La adición del/de los reactivo/s se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los controlador/es 61o de impresora.Illustrative method 1300 includes determining whether one or more reagents will be included with the device (block 1316). For example, with IA and QC tests, one or more reagents are typically used to react with the sample. If a reagent is to be used, illustrative method 1300 includes the addition of the reagent (block 1318). In some examples, one or more reagents can be printed on the working electrode as reactive ink. Additionally or alternatively, one or more reagents may be printed around the electrodes and / or along the area where the hydrophilic ink channel is to be printed. For example, in illustrative device 100 of FIGS. 1 and 2A-2F, reagent 200 is printed on top of first electrode 120. When the sample comes into contact with first electrode 120, the sample interacts with the reagent. In illustrative assembly 500 of FIG. 5, a reagent is printed on the base substrate 506 in the third printing station 512. In some examples, the third printing station 512 is implemented as an inkjet printer. The addition of the reagent (s) can be controlled by, for example, the 61o printer driver (s).
El método 1300 ilustrativo incluye imprimir una capa de material de suspensión o tinta hidrófila sobre y alrededor de los electrodos (bloque 1320). La capa de tinta hidrófoba encima de los electrodos forma una zona de detección, donde la muestra puede humedecer los electrodos y, por tanto, los electrodos pueden detectar la interacción biomolecular que se produce. En algunos ejemplos, la tinta hidrófila incluye partículas (por ejemplo, microperlas o nanoperlas) que hacen que la muestra atraviese el material de la tinta y, por tanto, se extienda por los electrodos. Por ejemplo, en el dispositivo 100 ilustrativo de la FIG. 1, la zona de detección 116 incluye la capa de tinta hidrófoba 138, que está dispuesta sobre y alrededor de los electrodos 120, 122, 124 sobre la superficie superior 112 del sustrato de papel 102. La capa 138 capta (por ejemplo, mediante acción capilar) una muestra fluida a través de la capa para que la muestra entre en contacto con el reactivo y los electrodos 120, 122, 124. De manera similar, en el dispositivo IlOO ilustrativo, la capa 1140 se deposita en el hueco 1116 sobre los electrodos 1122, 1124, 1126 para formar la zona de detección 1116. En el conjunto ilustrativo 5OO de la FIG. 5, la capa de tinta hidrófila puede imprimirse sobre el sustrato base 5O6 (o dentro de un hueco en el sustrato base) en la cuarta estación de impresión 514. En el ejemplo ilustrado, la cuarta estación de impresión 514 se implementa como una impresora de serigrafía rotativa. La impresión de la capa de tinta hidrófila se puede controlar, por ejemplo, por medio de controlador/es 61O de impresora.Illustrative method 1300 includes printing a hydrophilic ink or suspension material layer on and around the electrodes (block 1320). The hydrophobic ink layer on top of the electrodes forms a detection zone, where the sample can wet the electrodes and therefore the electrodes can detect the biomolecular interaction that occurs. In some examples, the hydrophilic ink includes particles (eg, microbeads or nanobeads) that cause the sample to pass through the ink material and thus spread across the electrodes. For example, in illustrative device 100 of FIG. 1, the detection zone 116 includes the hydrophobic ink layer 138, which is disposed on and around the electrodes 120, 122, 124 on the upper surface 112 of the paper substrate 102. The layer 138 picks up (for example, by action capillary) a fluid sample through the layer for the sample to contact the reagent and electrodes 120, 122, 124. Similarly, in the illustrative IlOO device, layer 1140 is deposited in gap 1116 over the electrodes 1122, 1124, 1126 to form detection zone 1116. In illustrative assembly 5OO of FIG. 5, the hydrophilic ink layer can be printed on the base substrate 5O6 ( or within a gap in the base substrate) at the fourth printing station 514. In the illustrated example, the fourth printing station 514 is implemented as a printer of rotary screen printing. Printing of the hydrophilic ink layer can be controlled, for example, by means of printer controller / s 61O.
El método 13OO ilustrativo incluye imprimir un canal de material de suspensión o tinta hidrófila desde un primer extremo del sustrato base (o en posiciones situadas sobre un rollo de sustrato que se convertirá en un extremo una vez que el rollo se corte en dispositivos separados) hasta la capa del tinta hidrófila (bloque 1322). El canal proporciona una vía para que la muestra se transfiera a la capa de tinta hidrófila en la zona de detección. En algunos ejemplos, el canal está formado por una vía sustancialmente recta que conduce desde un primer extremo del sustrato base hasta la capa. Otros ejemplos incluyen múltiples canales, canales ramificados y/o canales con una o más partes curvadas. Una muestra depositada sobre/dentro del canal será transportada a la capa y, por tanto, sobre los electrodos. Por ejemplo, el dispositivo 1OO de la FIG. 1 incluye el canal 14O, que tiene el primer extremo 142 y el segundo extremo 146 que se conecta con la capa 138. De manera similar, en el dispositivo 11OO ilustrativo, el canal 1142 se deposita en el hueco 1116 para formar el canal 1140. En el conjunto ilustrativo 5OO de la FIG. 5, el canal de tinta hidrófila se puede imprimir sobre el sustrato base por medio de la cuarta estación de impresión 514. En algunos ejemplos, la tinta del canal y la capa son iguales, y el canal y la capa pueden imprimirse sobre el sustrato base 5O6 al mismo tiempo usando la impresora de serigrafía rotativa. La impresión del canal se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los controlador/es 61O de impresora.The illustrative method 13OO includes printing a channel of hydrophilic ink or suspension material from a first end of the base substrate (or at positions on a roll of substrate that will become one end once the roll is cut in separate devices) to the hydrophilic ink layer (block 1322). The channel provides a pathway for the sample to transfer to the hydrophilic ink layer in the detection zone. In some examples, the channel is formed by a substantially straight path leading from a first end of the base substrate to the layer. Other examples include multiple channels, branched channels, and / or channels with one or more curved portions. A sample deposited on / within the channel will be transported to the layer and, therefore, to the electrodes. For example, device 1OO of FIG. 1 includes channel 14O, which has first end 142 and second end 146 connecting to layer 138. Similarly, in illustrative device 11OO, channel 1142 is deposited in gap 1116 to form channel 1140. In illustrative assembly 5OO of FIG. 5, the hydrophilic ink channel can be printed on the base substrate by means of the fourth printing station 514. In some examples, the ink in the channel and the layer are the same, and the channel and the layer can be printed on the base substrate 5O6 at the same time using rotary screen printing printer. Channel printing can be controlled by, for example, the printer driver (s) 61O.
El método 13OO ilustrativo incluye imprimir una capa de sellado sobre la capa de tinta hidrófila y el canal (bloque 1324). La capa de sellado es una capa impermeable a los fluidos o hidrófoba que reduce la evaporación de la muestra y/o el riesgo de contaminación. En algunos ejemplos, la capa de sellado se imprime sobre la parte superior y los lados de la capa hidrófila y el canal hidrófilo para definir una vía hermética a los fluidos creada por la capa de sellado (por ejemplo, el límite superior) y el sustrato base (por ejemplo, la capa inferior), con la capa y el canal entre medias. Por ejemplo, el dispositivo 1OO de la FIG. 1 incluye la capa de sellado 148. Las FIG. 2F, 3A y 3B ilustran la disposición de la capa de sellado 148 sobre la capa 138 y el canal 14O. En el dispositivo 11OO ilustrativo, el canal 1l42 y la zona de detección 1118 se forman dentro del hueco 1116 en el sustrato 1102. En dicho ejemplo, la capa de sellado 1150 puede imprimirse sobre el canal 1142 y la zona de detección 1118 para formar el canal hidrófilo entre la capa de sellado y las superficies del hueco 1116. En el conjunto ilustrativo 5o0 de la FIG. 5, por ejemplo, la capa de sellado se puede imprimir sobre el sustrato base 5O6 por medio de la quinta estación de impresión 516. En algunos ejemplos, la quinta estación de impresión 516 se implementa mediante una impresora de serigrafía rotativa. La impresión de la capa de sellado se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los controlador/es 61O de impresora.Illustrative method 13OO includes printing a seal layer over the hydrophilic ink layer and channel (block 1324). The seal layer is a fluid impermeable or hydrophobic layer that reduces evaporation of the sample and / or the risk of contamination. In some examples, the seal layer is printed over the top and sides of the hydrophilic layer and the hydrophilic channel to define a fluid-tight pathway created by the seal layer (e.g., the upper boundary) and the substrate. base (for example, the bottom layer), with the layer and the channel in between. For example, device 1OO of FIG. 1 includes seal layer 148. FIGS. 2F, 3A, and 3B illustrate the arrangement of sealing layer 148 over layer 138 and channel 14O. In illustrative device 11OO, channel 1l42 and detection zone 1118 are formed within gap 1116 in substrate 1102. In that example, seal layer 1150 may be printed over channel 1142 and detection zone 1118 to form the hydrophilic channel between the sealing layer and the surfaces of the gap 1116. In illustrative set 5 or 0 of FIG. 5, for example, the sealing layer can be printed on the base substrate 5O6 by means of the fifth printing station 516. In some examples, the fifth printing station 516 is implemented by a rotary screen printer. Printing of the seal layer can be controlled by means of, for example, the printer driver (s) 61O.
El método 13OO ilustrativo incluye separar el sustrato base en dispositivos individuales (bloque 1326). En algunos ejemplos, el método se implementa mediante un R2R o un proceso de fabricación basado en bobinas. Se pueden imprimir múltiples dispositivos sobre el sustrato base continuo. El sustrato base se puede cortar o cortar en cubitos en los dispositivos individuales. En el conjunto ilustrativo 5OO de la FIG. 5, la estación de corte 518 opcional se emplea para cortar o aserrar el sustrato base 5O6 en los dispositivos individuales. La separación o corte en cubitos se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los conductor/es 614 de la estación de corte. Illustrative method 13OO includes separating the base substrate into individual devices (block 1326). In some examples, the method is implemented using an R2R or coil-based manufacturing process. Multiple devices can be printed on the continuous base substrate. The base substrate can be cut or diced on the individual devices. In illustrative assembly 5OO of FIG. 5, the optional cutting station 518 is used to cut or saw the base substrate 5O6 on the individual devices. The separation or dicing can be controlled by means of, for example, the driver (s) 614 of the cutting station.
Al final del método 1300 Ilustrativo (bloque 1328), se puede usar el dispositivo Individual para realizar, por ejemplo, pruebas de IA o CC en el sustrato base. El dispositivo resultante es un dispositivo de diagnóstico relativamente barato y desechable que puede proporcionar resultados rápidos y fiables en una configuración de POC.At the end of Illustrative method 1300 (block 1328), the Individual device can be used to perform, for example, AI or CC tests on the base substrate. The resulting device is a relatively inexpensive and disposable diagnostic device that can provide fast and reliable results in a POC setting.
La FIG. 14 representa un diagrama de flujo ilustrativo representativo de un método 1400 ilustrativo alternativo para crear un dispositivo de diagnóstico sobre sustrato tal como, por ejemplo, el dispositivo 700, usando, por ejemplo, el conjunto 900 ilustrado en la FIG. 9. El método 1400 ilustrativo incluye desenrollar un primer sustrato (bloque 1402). El primer sustrato actúa como soporte para construir el dispositivo de diagnóstico. En el ejemplo ilustrado, el primer sustrato es una hoja de papel hidrófila (por ejemplo, una hoja continua de papel). La hoja de papel hidrófila absorbe líquidos tales como, por ejemplo, tintas. El sustrato hidrófilo puede corresponder a, por ejemplo, el sustrato de papel 702 del dispositivo 70o y/o el sustrato base 906 en el conjunto 900 ilustrativo. El desenrollamiento del primer sustrato se puede controlar, por ejemplo, por medio de controlador/es 1004 de rodillo.FIG. 14 depicts a representative illustrative flow chart of an alternative illustrative method 1400 for creating a substrate diagnostic device such as, for example, device 700, using, for example, assembly 900 illustrated in FIG. 9. Illustrative method 1400 includes unwinding a first substrate (block 1402). The first substrate acts as a support to build the diagnostic device. In the illustrated example, the first substrate is a hydrophilic sheet of paper (eg, a continuous sheet of paper). The hydrophilic paper sheet absorbs liquids such as, for example, inks. The hydrophilic substrate may correspond to, for example, the paper substrate 702 of the device 70 and / or the base substrate 906 in the illustrative assembly 900. Unwinding of the first substrate can be controlled, for example, by means of roller controller / s 1004.
El método 1400 ilustrativo, que no es de acuerdo con la presente invención, incluye imprimir una barrera hidrófoba sobre el primer sustrato para definir un límite exterior de un canal y/o una zona de detección (bloque 1404). La barrera hidrófoba se imprime usando una tinta hidrófoba. La tinta hidrófoba puede imprimirse sobre el primer sustrato en un patrón que define el límite exterior de un canal y/o una zona de detección (divulgada en el presente documento). La tinta hidrófoba se absorbe en el material del primer sustrato y, como resultado, crea una vía o un canal donde el fluido pueda ser captado por el primer sustrato. Por ejemplo, en el dispositivo 700 de la FIG. 7, la barrera hidrófoba 738 es una línea de tinta hidrófoba que está dispuesta en el sustrato 702. La barrera 738 ilustrativa define el límite exterior del canal 742 y la zona de detección 718, y evita que una muestra de fluido se capte en áreas del sustrato 702 fuera de la barrera 738. En el conjunto 900 ilustrativo, se imprime una tinta hidrófoba sobre el sustrato 906 en la primera estación de impresión 908. La impresión de barrera se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los controlador/es 1010 de impresora.Illustrative method 1400, which is not in accordance with the present invention, includes printing a hydrophobic barrier on the first substrate to define an outer boundary of a channel and / or detection zone (block 1404). The hydrophobic barrier is printed using a hydrophobic ink. The hydrophobic ink can be printed on the first substrate in a pattern that defines the outer boundary of a channel and / or a detection zone (disclosed herein). The hydrophobic ink absorbs into the material of the first substrate and, as a result, creates a pathway or channel where fluid can be captured by the first substrate. For example, in device 700 of FIG. 7, hydrophobic barrier 738 is a hydrophobic ink line that is disposed on substrate 702. Illustrative barrier 738 defines the outer boundary of channel 742 and detection zone 718, and prevents a fluid sample from being captured in areas of the substrate 702 outside of barrier 738. In illustrative assembly 900, a hydrophobic ink is printed on substrate 906 at first printing station 908. Barrier printing can be controlled by means of, for example, the controller (s). It is 1010 printer.
En el método 1400 ilustrativo, un electrodo de trabajo y un contraelectrodo sobre el primer sustrato (bloque 1406). El electrodo de trabajo y el contraelectrodo forman un sensor eléctrico que puede usarse para determinar la presencia, ausencia y/o concentración de un analito diana en una muestra. Se pueden implementar diferentes técnicas eléctricas tales como las técnicas amperométricas, voltamétricas y/o potenciométricas. El electrodo de trabajo y el contraelectrodo pueden imprimirse sobre el primer sustrato, usando, por ejemplo, tintas conductoras (por ejemplo, metálicas). Las tintas conductoras se absorben en el primer sustrato y forman electrodos metálicos dentro del material del primer sustrato. Por ejemplo, en el dispositivo 700 de la FlG. 7, el primer electrodo 720 y el segundo electrodo 722 están impresos en el sustrato de papel 702. En el conjunto de procesamiento ilustrativo de la FIG. 9, el electrodo de trabajo y/o contraelectrodo están impresos en el sustrato 906 en la tercera estación de impresión 912, que se implementa en una impresora de chorro de tinta. La impresora de inyección de tinta puede imprimir tinta de AuNP que se usa para formar el electrodo de trabajo y contraelectrodo. La impresión del electrodo se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los controlador/es 1010 de impresora. En otros ejemplos, se pueden imprimir otros tipos de sensores sobre el primer base. Por ejemplo, algunos dispositivos pueden incluir un sensor óptico o magnético, y los componentes del mismo pueden depositarse sobre el primer sustrato (o dentro de un hueco en el primer sustrato).In illustrative method 1400, a working electrode and a counter electrode on the first substrate (block 1406). The working electrode and counter electrode form an electrical sensor that can be used to determine the presence, absence, and / or concentration of a target analyte in a sample. Different electrical techniques such as amperometric, voltammetric and / or potentiometric techniques can be implemented. The working electrode and counter electrode can be printed on the first substrate, using, for example, conductive inks (eg, metallic). The conductive inks are absorbed into the first substrate and form metal electrodes within the material of the first substrate. For example, on FlG device 700. 7, first electrode 720 and second electrode 722 are printed on paper substrate 702. In the illustrative processing assembly of FIG. 9, the working electrode and / or counter electrode are printed on the substrate 906 in the third printing station 912, which is implemented in an ink jet printer. The inkjet printer can print AuNP ink which is used to form the working electrode and counter electrode. The printing of the electrode can be controlled by means of, for example, the printer controller (s) 1010. In other examples, other types of sensors can be printed on the first base. For example, some devices may include an optical or magnetic sensor, and the components thereof may be deposited on the first substrate (or within a gap in the first substrate).
El método ilustrativo 1400 incluye determinar si se va a utilizar un electrodo de referencia (bloque 1408). En algunos ejemplos, se usa un electrodo de referencia, y la diferencia entre el par de electrodo de trabajo/contraelectrodo y el par de electrodo de referencia/contraelectrodo se usa para determinar el cambio a través de los electrodos. La diferencia puede estar correlacionada con el cambio producido por la muestra y el reactivo y, por tanto, es indicativa de la presencia, ausencia y/o concentración del analito diana. Si se va a añadir un electrodo de referencia, el método 1400 ilustrativo incluye imprimir el electrodo de referencia (bloque 1410). Por ejemplo, en el dispositivo 700 de la FIG. 7, el tercer electrodo 724 puede ser un electrodo de referencia. La tercera barrera hidrófoba 724 se dispone sobre el sustrato de papel 702 y se absorbe en el material del sustrato de papel 702. En el conjunto 900 ilustrativo, se utiliza la segunda estación de impresión 910 para imprimir el electrodo de referencia sobre el sustrato base 906. En el ejemplo ilustrado de la FIG. 9, la segunda estación de impresión 910 se implementa como una impresora de serigrafía rotativa e incluye una tinta conductora tal como, por ejemplo, Ag/AgCl. La impresión del electrodo de referencia se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los controlador/es 1010 de impresora.Illustrative method 1400 includes determining if a reference electrode is to be used (block 1408). In some examples, a reference electrode is used, and the difference between the working electrode / counter electrode pair and the reference electrode / counter electrode pair is used to determine the change across the electrodes. The difference can be correlated with the change produced by the sample and the reagent and, therefore, is indicative of the presence, absence and / or concentration of the target analyte. If a reference electrode is to be added, illustrative method 1400 includes printing the reference electrode (block 1410). For example, in device 700 of FIG. 7, the third electrode 724 may be a reference electrode. The third hydrophobic barrier 724 is disposed on the paper substrate 702 and absorbed into the material of the paper substrate 702. In the illustrative assembly 900, the second print station 910 is used to print the reference electrode on the base substrate 906 In the illustrated example of FIG. 9, the second printing station 910 is implemented as a rotary screen printer and includes a conductive ink such as, for example, Ag / AgCl. The printing of the reference electrode can be controlled by means of, for example, the printer controller (s) 1010.
El método 1400 ilustrativo incluye imprimir un rastro y un contacto para cada uno de los electrodos sobre el primer sustrato (bloque 1412). En algunos ejemplos, se imprime un rastro (por ejemplo, un alambre o un cable) sobre el primer sustrato entre uno de los electrodos y un contacto correspondiente. Los contactos se utilizan para acoplar eléctricamente los electrodos (que pueden estar dispuestos dentro del material del primer sustrato) a un lector que puede detectar señales eléctricas que incluyen, por ejemplo, señales indicativas de cambio/s en voltios, amperios y/o resistencia a través de los electrodos. En algunos ejemplos, los contactos de los electrodos están dispuestos cerca de un borde similar del primer sustrato, de modo que el borde puede utilizarse con el lector que puede ponerse fácilmente en contacto con todos los contactos al mismo tiempo. Por ejemplo, el dispositivo 700 de la FIG. 7 incluye los rastros 726, 730, 734 y los contactos 728, 732, 736 para los respectivos electrodos 720, 722, 724. los rastros 726, 730, 734 y los contactos 728, 732, 736 se imprimen sobre el sustrato 702 a través de tintas conductoras, y las tintas conductoras se absorben en el material del sustrato 702 para definir los rastros y los contactos. En el conjunto 900 ilustrativo, se pueden utilizar la segunda y/o tercera estación de impresión 910, 912 para imprimir ello/s rastro/s y el/los contacto/s sobre el sustrato base 906. En algunos ejemplos, el/los rastro/s y el/los contacto/s se lmprlme/n durante la misma etapa de Impresión que los electrodos. En otros ejemplos, se Imprimen por separado. La Impresión del/de los rastro/s y contacto/s se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los controlador/es 1010 de impresora.Illustrative method 1400 includes printing a trace and a contact for each of the electrodes on the first substrate (block 1412). In some examples, a trace (eg, a wire or cable) is printed on the first substrate between one of the electrodes and a corresponding contact. T he contacts are used to electrically couple the electrodes (which may be disposed within the material of the first substrate) to a reader that can detect electrical signals including, for example, signals indicative of change / s in volts, amps and / or resistance through the electrodes. In some examples, the electrode contacts are arranged near a similar edge of the first substrate, so that the edge can be used with the reader that can easily contact all of the contacts at the same time. For example, device 700 of FIG. 7 includes traces 726, 730, 734 and contacts 728, 732, 736 for the respective electrodes 720, 722, 724. Traces 726, 730, 734 and contacts 728, 732, 736 are printed on substrate 702 through conductive inks, and the conductive inks are absorbed into the substrate material 702 to define the traces and contacts. In the illustrative assembly 900, the second and / or third print station 910, 912 can be used to print trace / s. and the contact (s) on the base substrate 906. In some examples, the trace (s) and the contact (s) are printed during the same Printing step as the electrodes. In other examples, they are printed separately. Printing of the trace / s and contact / s can be controlled by means of, for example, the printer driver (s) 1010.
El método 1400 ilustrativo incluye sinterizar los electrodos (bloque 1414). En algunos ejemplos, se aplica presión y/o calor a uno o más de los electrodos para fusionar los átomos y las moléculas de tinta conductora para formar un material sólido en el primer sustrato. Por ejemplo, el conjunto 900 incluye la estación de sinterización 914 que es capaz de sinterizar los electrodos impresos sobre el sustrato 906. La estación de sinterización 914 puede funcionar aplicando corriente alternativa o corriente continua al material del electrodo. La sinterización se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los conductor/es 1014 de la estación de sinterización.Illustrative method 1400 includes sintering the electrodes (block 1414). In some examples, pressure and / or heat is applied to one or more of the electrodes to fuse the conductive ink atoms and molecules to form a solid material on the first substrate. For example, assembly 900 includes sintering station 914 that is capable of sintering printed electrodes on substrate 906. Sintering station 914 can operate by applying alternating current or direct current to the electrode material. Sintering can be controlled by means of, for example, the conductor (s) 1014 of the sintering station.
El método ilustrativo 1400 incluye determinar si uno o más reactivos se incluirán con el dispositivo (bloque 1416). Por ejemplo, con las pruebas de IA y CC, normalmente, se usan uno o más reactivos para reaccionar con la muestra. Si se va a usar un reactivo, el método ilustrativo 1300 incluye la adición del reactivo (bloque 1418). En algunos ejemplos, se pueden imprimir uno o más reactivos en el electrodo de trabajo usando una tinta reactiva. Además o como alternativa, se pueden imprimir uno o más reactivos alrededor de los electrodos y/o a lo largo del área donde se va a imprimir el canal de tinta hidrófila. En el conjunto ilustrativo 900 de la FIG. 9, se imprime un reactivo sobre el sustrato 906 en la cuarta estación de impresión 9l6, que se implementa como una impresora de chorro de tinta. La adición del/de los reactivo/s se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los controlador/es 1010 de impresora. Illustrative method 1400 includes determining whether one or more reagents will be included with the device (block 1416). For example, with IA and QC tests, one or more reagents are typically used to react with the sample. If a reagent is to be used, illustrative method 1300 includes the addition of the reagent (block 1418). In some examples, one or more reagents can be printed on the working electrode using a reactive ink. Additionally or alternatively, one or more reagents may be printed around the electrodes and / or along the area where the hydrophilic ink channel is to be printed. In illustrative assembly 900 of FIG. 9, a reagent is printed on the substrate 906 in the fourth printing station 916, which is implemented as an ink jet printer. The addition of the reagent (s) can be controlled by, for example, the printer driver (s) 1010.
El método ilustrativo 1400 incluye imprimir una capa de malla hidrófila entre la barrera hidrófoba (bloque 1420). La capa de malla hidrófila ayuda a captar una muestra de fluido a través del material del primer sustrato. La capa de malla hidrófila puede imprimirse sobre el primer sustrato usando una suspensión de material o tinta hidrófila que incluye partículas (por ejemplo, microperlas o nanoperlas) que hacen que la muestra sea captada a través del material de la tinta. La capa de malla hidrófila puede definir el canal y la zona de detección del dispositivo. Por ejemplo, en el dispositivo 700 ilustrativo de la FIG. 7, la malla hidrófila está dispuesta entre la barrera hidrófoba 738 y define una vía para que una muestra de fluido sea captada a través del canal 742 hasta la capa 740 de la zona de detección. En el conjunto ilustrativo 900 de la FIG. 9, la capa de malla hidrófila se imprime sobre el sustrato base 906 por medio de la unidad de laminación 918 de malla. La impresión de malla se puede controlar, por ejemplo, por medio del/de los controlador/es de laminación 1018 de malla.Illustrative method 1400 includes printing a hydrophilic mesh layer between the hydrophobic barrier (block 1420). The hydrophilic mesh layer helps capture a fluid sample through the first substrate material. The hydrophilic mesh layer can be printed onto the first substrate using a suspension of hydrophilic material or ink that includes particles (eg, microbeads or nanobeads) that cause the sample to be captured through the ink material. The hydrophilic mesh layer can define the channel and detection zone of the device. For example, in illustrative device 700 of FIG. 7, the hydrophilic mesh is disposed between the hydrophobic barrier 738 and defines a pathway for a fluid sample to be captured through the channel 742 to the layer 740 of the detection zone. In illustrative assembly 900 of FIG. 9, the hydrophilic mesh layer is printed on the base substrate 906 by means of the mesh laminating unit 918. Mesh printing can be controlled, for example, by means of the 1018 mesh lamination controller (s).
El método ilustrativo 1400 incluye desenrollar un segundo sustrato (bloque 1422). En este ejemplo, el segundo sustrato comprende un material hidrófobo, como se ha divulgado anteriormente. En algunos ejemplos, el segundo sustrato se debe acoplar a un lado (por ejemplo, la parte superior) del primer sustrato y forma una capa de sellado o capa impermeable a fluidos sobre al menos el canal y la zona de detección del dispositivo. Por ejemplo, en el dispositivo 700 ilustrativo de la FIG. 7, la capa de sellado 746 está dispuesta sobre al menos la zona de detección 7l6. En el conjunto ilustrativo 900 de la FIG. 9, el sustrato hidrófobo 922 se desenrolla del tercer rodillo 920. El desenrollado del segundo sustrato se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los conductor/es 1004 de rodillo. Illustrative method 1400 includes unwinding a second substrate (block 1422). In this example, the second substrate comprises a hydrophobic material, as previously disclosed. In some examples, the second substrate must be attached to one side (eg, the top) of the first substrate and forms a sealing layer or fluid impermeable layer over at least the channel and detection zone of the device. For example, in illustrative device 700 of FIG. 7, the sealing layer 746 is disposed over at least the detection zone 716. In illustrative assembly 900 of FIG. 9, the hydrophobic substrate 922 unwinds from the third roll 920. The unwind of the second substrate can be controlled by means of, for example, the roll driver (s) 1004.
El método ilustrativo 1400 incluye cortar el segundo sustrato y/o crear muestras y/o puertos de entrada de reactivo en el segundo sustrato (bloque 1424). En algunos ejemplos, el segundo sustrato se corta en una forma que coincide sustancialmente con la forma del canal y/o la zona de detección, para que, cuando el segundo sustrato se acople a la parte superior del primer sustrato, se cree un sello impermeable a los fluidos entre el segundo sustrato y las barreras hidrófobas en el primer sustrato. En algunos ejemplos, se utiliza un láser para cortar el segundo sustrato. Además o como alternativa, el láser se puede usar para cambiar la hidrofobicidad del segundo sustrato a fin de crear puertos de entrada de muestra y/o reactivo. En el conjunto ilustrativo 900 de la FIG. 9, el láser 924 se incluye para cortar y/o crear puertos de entrada para la muestra y/o el reactivo. El láser puede cambiar la hidrofobicidad del sustrato hidrófobo 922, de modo que una muestra y/o un reactivo puedan pasar a través del sustrato hidrófobo para alcanzar el canal y/o la zona de detección en el dispositivo. El corte del segundo sustrato se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los controlador/es 1022 del láser.Illustrative method 1400 includes cutting the second substrate and / or creating samples and / or reagent inlet ports on the second substrate (block 1424). In some examples, the second substrate is cut into a shape that substantially matches the shape of the channel and / or the detection zone, so that when the second substrate engages the top of the first substrate, a waterproof seal is created. to the fluids between the second substrate and the hydrophobic barriers on the first substrate. In some examples, a laser is used to cut the second substrate. Additionally or alternatively, the laser can be used to change the hydrophobicity of the second substrate to create sample and / or reagent inlet ports. In illustrative assembly 900 of FIG. 9, the laser 924 is included to cut and / or create entry ports for the sample and / or reagent. The laser can change the hydrophobicity of the hydrophobic substrate 922, so that a sample and / or a reagent can pass through the hydrophobic substrate to reach the channel and / or detection zone on the device. The cutting of the second substrate can be controlled by means of, for example, the controller (s) 1022 of the laser.
El método ilustrativo 1400 también incluye combinar el primer sustrato y el segundo sustrato (bloque 1426). El segundo sustrato se puede disponer encima del primer sustrato para sellar la parte superior del primer sustrato. El segundo sustrato ayuda a prevenir la evaporación de la muestra y/o a reducir el riesgo de contaminación. En el conjunto ilustrativo 900 de la FIG. 9, la unidad de laminación 926 combina el sustrato hidrófobo 922 y el sustrato 906. En algunos ejemplos, la unidad de laminación 926 utiliza calor y/o presión para acoplar el sustrato hidrófobo 922 a la parte superior del sustrato 906. La combinación del primer sustrato y del segundo sustrato se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los controlador/es 1026 de la unidad de laminación.Illustrative method 1400 also includes combining the first substrate and the second substrate (block 1426). The second substrate can be arranged on top of the first substrate to seal the top of the first substrate. The second substrate helps prevent evaporation of the sample and / or reduce the risk of contamination. In illustrative assembly 900 of FIG. 9, the lamination unit 926 combines the hydrophobic substrate 922 and the substrate 906. In some examples, the lamination unit 926 uses heat and / or pressure to couple the hydrophobic substrate 922 to the top of the substrate 906. The combination of the primer substrate and the second substrate can be controlled by means of, for example, the controller (s) 1026 of the laminating unit.
El método ilustrativo 1400 incluye separar los sustratos combinados en dispositivos individuales (bloque 1428). En algunos ejemplos, el método se implementa mediante un R2R o un proceso de fabricación basado en bobinas. Se pueden imprimir múltiples dispositivos sobre el primer y segundo sustrato continuo. El sustrato combinado se puede cortar o cortar en cubitos en los dispositivos individuales. En el conjunto ilustrativo 900 de la FIG. 9, la estación de corte 928 se emplea para cortar o aserrar el sustrato 906 en los dispositivos individuales. La separación de los sustratos combinados en un dispositivo individual se puede controlar por medio de, por ejemplo, el/los conductor/es 1030 de la estación de corte.Illustrative method 1400 includes separating the combined substrates into individual devices (block 1428). In some examples, the method is implemented using an R2R or coil-based manufacturing process. Multiple devices can be printed on the first and second continuous substrates. The combined substrate can be cut or diced on the individual devices. In illustrative assembly 900 of FIG. 9, the cutting station 928 is used to cut or saw the substrate 906 into the individual devices. The separation of the combined substrates in a single device can be controlled by means of, for example, the conductor (s) 1030 from the cutting station.
Al final del método ilustrativo 1400 (bloque 1430), se pueden usar dispositivos individuales para realizar, por ejemplo, pruebas de IA o CC en el primer sustrato. El dispositivo resultante es un dispositivo de diagnóstico relativamente barato, consumible y desechable que puede proporcionar resultados rápidos y fiables en una configuración de POC. La FIG. 15 es un diagrama de bloques de una plataforma 1500 de procesador ilustrativa capaz de ejecutar las instrucciones de las FIG. 13 y 14 para implementar el conjunto 500 ilustrativo, el sistema de procesamiento 600 ilustrativo, el conjunto 900 ilustrativo y/o el sistema de procesamiento 1000 ilustrativo de las FIG. 5, 6, 9 y 10. La plataforma 1500 del procesador puede ser, por ejemplo, un servidor, una ordenador personal, un dispositivo móvil (por ejemplo, un celular, un teléfono inteligente, una tablet tal como un iPad™), un asistente digital personal (PDA, Personal Digital Assistant), un dispositivo de Internet, un reproductor de DVD, un reproductor de CD, una grabadora de vídeo digital, un reproductor de Blu-ray, una consola de juegos, una grabadora de vídeo personal, un decodificador o cualquier otro tipo de dispositivo informático.At the end of illustrative method 1400 (block 1430), individual devices can be used to perform, for example, AI or CC tests on the first substrate. The resulting device is a relatively inexpensive, consumable, and disposable diagnostic device that can provide fast and reliable results in a POC setting. FIG. 15 is a block diagram of an illustrative processor platform 1500 capable of executing the instructions of FIGS. 13 and 14 to implement illustrative assembly 500, illustrative processing system 600, illustrative assembly 900, and / or illustrative processing system 1000 of FIGS. 5, 6, 9, and 10. The processor platform 1500 may be, for example, a server, a personal computer, a mobile device (eg, a cell phone, a smartphone, a tablet such as an iPad ™), a Personal Digital Assistant (PDA), an Internet device, a DVD player, a CD player, a digital video recorder, a Blu-ray player, a game console, a personal video recorder, a decoder or any other type of computing device.
La plataforma 1500 de procesador del ejemplo ilustrado incluye un procesador 1512. El procesador 1512 del ejemplo ilustrado es hardware. Por ejemplo, el procesador 1512 puede implementarse mediante uno o más circuitos integrados, circuitos lógicos, microprocesadores o controladores de cualquier familia o fabricante deseado.The illustrated example processor platform 1500 includes a processor 1512. The illustrated example processor 1512 is hardware. For example, processor 1512 can be implemented by one or more integrated circuits, logic circuits, microprocessors, or controllers from any desired family or manufacturer.
El procesador 1512 del ejemplo ilustrado incluye una memoria local 1513 (por ejemplo, una memoria caché). El procesador 1512 del ejemplo ilustrado está en comunicación con una memoria principal que incluye una memoria volátil 1514 y una memoria no volátil 1516 a través de un bus 1518. La memoria volátil 1514 puede implementarse mediante la memoria de acceso aleatorio dinámico sincrónico (SDRAM, Synchronous Dynamic Random Access Memory), la memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM, Dynamic Random Access Memory), la memoria de acceso aleatorio dinámico RAMBUS (RDRAM, RAMBUS Dynamic Random Access Memory) y/o cualquier otro tipo de dispositivo de memoria de acceso aleatorio. La memoria no volátil 1516 puede implementarse mediante memoria flash y/o cualquier otro tipo de dispositivo de memoria deseado. El acceso a la memoria principal 1514, 1516 es controlado por un controlador de memoria.Processor 1512 of the illustrated example includes local memory 1513 (eg, a cache memory). The processor 1512 of the illustrated example is in communication with a main memory that includes a volatile memory 1514 and a non-volatile memory 1516 through a bus 1518. The volatile memory 1514 can be implemented by the synchronous dynamic random access memory (SDRAM, Synchronous Dynamic Random Access Memory), Dynamic Random Access Memory (DRAM), RAMBUS Dynamic Random Access Memory (RDRAM, RAMBUS Dynamic Random Access Memory) and / or any other type of random access memory device . Non-volatile memory 1516 can be implemented by flash memory and / or any other type of memory device desired. Access to main memory 1514, 1516 is controlled by a memory controller.
La plataforma 1500 de procesador del ejemplo ilustrado también incluye un circuito 1520 de interfaz. El circuito 1520 de interfaz puede implementarse mediante cualquier tipo de patrón de interfaz, tal como una interfaz Ethernet, un bus en serie universal (USB, Universal Serial Bus) y/o una interfaz PCI express.The processor platform 1500 of the illustrated example also includes an interface circuit 1520. The interface circuit 1520 can be implemented using any type of interface pattern, such as an Ethernet interface, a Universal Serial Bus (USB), and / or a PCI express interface.
En el ejemplo ilustrado, uno o más dispositivos de entrada 1522 están conectados al circuito 1520 de interfaz. EI/Ios dispositivo/s de entrada 1522 permite/n a un usuario introducir datos y comandos en el procesador 1512. EI/Ios dispositivo/s de entrada pueden implementarse mediante, por ejemplo, un sensor de audio, un micrófono, una cámara (foto fija o vídeo), un teclado, un botón, un ratón, una pantalla táctil, un trackpad, una rueda de desplazamiento, isopoint y/o un sistema de reconocimiento de voz.In the illustrated example, one or more input devices 1522 are connected to interface circuit 1520. EI / I os device / s input 1522 allows / na a user to enter data and commands into the processor 1512. EI / device Ios / s input can be implemented by, for example, an audio sensor, a microphone, a camera ( still photo or video), a keyboard, a button, a mouse, a touch screen, a trackpad, a scroll wheel, isopoint and / or a voice recognition system.
Uno o más dispositivos de salida 1524 también están conectados al circuito 1520 de interfaz del ejemplo ilustrado. Los dispositivos de salida 1524 pueden implementarse, por ejemplo, por medio de dispositivos de visualización (por ejemplo, un diodo emisor de luz (LED, Light Emitting Diode), un diodo emisor de luz orgánico (OLED, Organic Light Emitting Diode), una pantalla de cristal líquido, una pantalla de tubo de rayos catódicos (CRT, Cathode Ray Tube), una pantalla táctil, un dispositivo de salida táctil, una impresora y/o altavoces). El circuito 1520 de interfaz del ejemplo ilustrado, por tanto, normalmente incluye una tarjeta de controlador de gráficos, un chip de controlador de gráficos o un procesador de controlador de gráficos.One or more output devices 1524 are also connected to the interface circuit 1520 of the illustrated example. T he output devices 1524 can be implemented, for example, by display devices (for example, a light emitting diode (LED, Light Emitting Diode), an LED light organic (OLED, Organic Light Emitting Diode), a liquid crystal display, a cathode ray tube (CRT) display, a touch screen, a touch output device, a printer and / or speakers). The interface circuit 1520 of the illustrated example, therefore, typically includes a graphics controller card, a graphics controller chip, or a graphics controller processor.
El circuito 1520 de interfaz del ejemplo ilustrado también incluye un dispositivo de comunicación tal como un transmisor, un receptor, un transceptor, un módem y/o una tarjeta de interfaz de red para facilitar el intercambio de datos con máquinas externas (por ejemplo, dispositivos informáticos de cualquier tipo) a través de una red 1526 (por ejemplo, una conexión Ethernet, una línea de suscriptor digital (DSL, Digital Subscriber Line), una línea telefónica, cable coaxial, un sistema de telefonía celular, etc.).The interface circuit 1520 of the illustrated example also includes a communication device such as a transmitter, receiver, transceiver, modem, and / or network interface card to facilitate data exchange with external machines (eg, devices. of any kind) over a 1526 network (eg, Ethernet connection, Digital Subscriber Line (DSL), telephone line, coaxial cable, cellular phone system, etc.).
La plataforma 1500 de procesador del ejemplo ilustrado también incluye uno o más dispositivos de almacenamiento masivo 1528 para almacenar software y/o datos. Los ejemplos de dichos dispositivos de almacenamiento masivo 1528 incluyen unidades de disquete, discos de disco duro, unidades de disco compacto, unidades de disco Blu-ray, sistemas RAID y unidades de disco digital versátil (DVD).The processor platform 1500 of the illustrated example also includes one or more mass storage devices 1528 for storing software and / or data. Examples of such 1528 mass storage devices include floppy drives, hard disk drives, compact disk drives, Blu-ray disk drives, RAID systems, and digital versatile disk (DVD) drives.
Las instrucciones codificadas 1532 de la FIG. 15 se pueden almacenar en el dispositivo de almacenamiento masivo 1528, en la memoria volátil 1514, en la memoria no volátil 1516, y/o en un medio de almacenamiento legible por ordenador tangible extraíble tal como un CD o DVD.The encoded instructions 1532 of FIG. 15 can be stored in mass storage device 1528, volatile memory 1514, non-volatile memory 1516, and / or a removable tangible computer-readable storage medium such as a CD or DVD.
De lo anterior, se apreciará que el aparato, Ios sistemas y Ios métodos divulgados anteriormente proporcionan dispositivos de diagnóstico desechables, de fácil fabricación y menos costosos. Es ventajoso usar el/los sustrato/s de papel divulgado/s anteriormente, porque el papel es un material fácilmente obtenible, barato, fino y ligero (por ejemplo, de aproximadamente 10mg/cm2); es fácil de almacenar y/o transportar; tiene muchas propiedades (por ejemplo, la capacidad de controlar la hldrofoblcldad y las características de la superficie); es flexible y compatible con muchos métodos de impresión; es químicamente modificable para inmovilizar biomoléculas; y es compatible con ensayos colorimétricos o ensayos electroquímicos usando circuitos electrónicos impresos. Además, es ventajoso usar el/los sustrato/s de papel hidrófobo/s o impermeable/s a los fluidos divulgado/s anteriormente porque el papel puede formarse usando cualquier sustancia que no interactúe con las reacciones biológicas, pero que sea impermeable a los fluidos acuosos; los componentes microfluídicos y los componentes de detección pueden depositarse en un procesamiento continuo alimentado por bobinas usando tecnologías de impresión; en algunos ejemplos, el proceso es aditivo, lo que reduce el consumo de material y el coste del dispositivo; el sellado del/de los canal/es microfluídico/s aumenta la velocidad a la que el fluido fluye a través de los canales microfluídicos y, por tanto, del dispositivo; y la adición de la capa de sellado forma un volumen de espacio definido para ayudar en la medición de fluidos.From the foregoing, it will be appreciated that the apparatus, systems and I I I I previously disclosed methods provide disposable diagnostic devices, easily manufacturable and less costly. It is advantageous to use the paper substrate (s) disclosed above, because paper is an easily obtainable, cheap, thin and light material (for example, about 10mg / cm2); it is easy to store and / or transport; has many properties (for for example, the ability to control hydrophobicity and surface characteristics); it is flexible and compatible with many printing methods; it is chemically modifiable to immobilize biomolecules; and it is compatible with colorimetric tests or electrochemical tests using printed electronic circuits. Furthermore, it is advantageous to use the hydrophobic or fluid-impermeable paper substrate (s) disclosed above because the paper can be formed using any substance that does not interact with biological reactions, but is impermeable to aqueous fluids; microfluidic components and sensing components can be deposited into continuous roll-fed processing using printing technologies; In some examples, the process is additive, reducing material consumption and device cost; sealing the microfluidic channel (s) increases the speed at which the fluid flows through the microfluidic channels and, therefore, the device; and the addition of the seal layer forms a defined space volume to aid in fluid measurement.
Aunque, en el presente documento, se han divulgado ciertos métodos, aparatos, sistemas y artículos de fabricación ilustrativos, el alcance de la cobertura de la presente patente no se limita a los mismos. Por el contrario, la presente patente engloba todos los métodos, aparatos y sistemas que se encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones de la presente patente. Although certain illustrative methods, apparatus, systems, and articles of manufacture have been disclosed herein, the scope of the present patent is not limited thereto. On the contrary, the present patent encompasses all the methods, apparatus and systems that are within the scope of the claims of the present patent.
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